1. Introduksjon
Laserskjæremaskiner spiller en avgjørende rolle i moderne industriell prosessering. Med sine fordeler med høy presisjon og høy hastighet, er de mye brukt i mange felt som metallbearbeiding og elektronisk produksjon. Som en nøkkelkomponent i det optiske banesystemet til laserskjæremaskiner, spiller linser en avgjørende rolle i overføring og fokusering av laserstråler. Under skjæreprosessen genereres det uunngåelig slagg og grader, og deres innvirkning på linsene kan ikke undervurderes, noe som direkte påvirker skjærekvaliteten, utstyrsstabiliteten og produksjonskostnadene til laserskjæremaskinen. En grundig forståelse av mekanismen som slagg og grader påvirker linsene er av stor betydning for å optimalisere laserskjæringsprosessen, forlenge levetiden til linsene og forbedre produksjonseffektiviteten.
2. Generasjonsmekanismen for slagg og grader
2.1 Generering av slagg
Når laserstrålen virker på overflaten av materialet som skal kuttes, absorberer materialet laserenergien og varmes raskt opp til smeltepunktet eller til og med kokepunktet, noe som får en del av materialet til å smelte og fordampe. Under påvirkning av hjelpegassen blåses det smeltede og fordampede materialet bort fra skjæreområdet, men noe flytende metall kan ikke blåses helt bort og størkner rundt skjæresømmen ved avkjøling og danner slagg. Ulike materialer, som karbonstål, rustfritt stål og aluminiumslegeringer, produserer forskjellige mengder og former for slagg på grunn av forskjeller i deres smeltepunkter, kokepunkter og termofysiske egenskaper. For eksempel, når du skjærer karbonstål, er slaggen vanligvis mer viskøs og har en tendens til å feste seg til skjæreoverflaten og omgivende komponenter; mens slaggen fra aluminiumslegeringer er relativt løs, men har sterk flyt
2.2 Dannelse av grader
Generering av grader er relatert til ulike faktorer under skjæreprosessen. På den ene siden, når skjærehastigheten er for høy eller laserenergien er utilstrekkelig, kan ikke materialet smeltes fullstendig og fordampes, noe som resulterer i at deler av materialet presses ut i fast tilstand ved skjærekanten og danner grader. På den annen side, hvis trykket og strømningshastigheten til hjelpegassen er upassende, kan de ikke effektivt blåse slagget bort fra skjæreområdet, og slagget vil størkne ved skjærekanten under avkjøling og danne grader. I tillegg påvirker kvaliteten og overflatetilstanden til skjærematerialet også genereringen av grader. Hvis det er urenheter i materialet eller overflaten er ujevn, er det mer sannsynlig at det oppstår grader under skjæring.
3. Fysisk innvirkning av slagg og grader på linser
3.1 Adhesjon og akkumulering
Under laserskjæringsprosessen vil slagg og grader sprute med strømmen av hjelpegassen, og noen av dem vil direkte treffe overflaten av linsen og feste seg til den. Ettersom skjæretiden øker, vil disse vedheftede slaggene og gratene gradvis akkumuleres. Spesielt når du skjærer tykke plater eller materialer med høyt-smeltepunkt-, er mengden slagg og grader som genereres stor, og akkumuleringsfenomenet er mer åpenbart. Slagget og grader akkumulert på overflaten av linsen vil endre de optiske egenskapene til linsen, forårsake endringer i refleksjon og brytning av laseren på linseoverflaten og påvirke overføringskvaliteten til laseren.
3.2 Riping og slitasje
Høyhastighets-sprutende slagg og grader har en viss mengde kinetisk energi. Når de treffer overflaten på linsen, kan de ripe linsen. Selv små ripemerker vil gradvis utvide og utdype under gjentatt laserbestråling, noe som øker overflateruheten til linsen. Slitasjen på linseoverflaten reduserer ikke bare lystransmittansen, men kan også forårsake laserspredning, noe som gjør laserenergifordelingen ujevn, og dermed påvirke skjæringsnøyaktigheten og kvaliteten. Langsiktig-riping og slitasje vil forkorte levetiden til linsen og øke vedlikeholdskostnadene for utstyret.
4. Innvirkning av slagg og grader på de optiske egenskapene til linser
4.1 Nedgang i lystransmittans
Slagg og grader som fester seg til overflaten av linsen tilsvarer å dekke et lag med urenheter på linsen. Disse urenhetene vil absorbere og spre laserenergi, noe som fører til en reduksjon i lystransmittansen til linsen. En reduksjon i lystransmittans betyr at mindre laserenergi når overflaten av materialet som skal kuttes, og påvirker dermed kutteeffekten. For eksempel, når du skjærer tynne plater, hvis lystransmittansen til linsen reduseres, kan det føre til ufullstendig skjæring; når du skjærer tykke plater, vil det redusere skjærehastigheten og redusere produksjonseffektiviteten. Dessuten vil den ujevne reduksjonen i lystransmittans også forårsake ujevn fordeling av laserenergi på materialoverflaten, noe som resulterer i ustabil skjærekvalitet.
4.2 Fokusdrift
Akkumulering av slagg og grader på linseoverflaten, samt riper og slitasje, vil endre overflateformen og de optiske egenskapene til linsen. Dette kan føre til at fokusposisjonen til laseren driver, noe som gjør det umulig å fokusere nøyaktig på den optimale posisjonen til materialet som skal kuttes. Fokusdrift vil utvide distribusjonsområdet for laserenergi på materialoverflaten, redusere energitettheten og ytterligere påvirke skjæredybden og nøyaktigheten. For enkelte prosesseringsoppgaver med ekstremt høye krav til skjærenøyaktighet, som for eksempel kutting av elektroniske komponenter, kan fokusavvik føre til produktutrangering og forårsake alvorlige økonomiske tap.
5. Kjedereaksjoner på den generelle ytelsen til laserskjæremaskiner
5.1 Forringelse av skjærekvalitet
På grunn av den negative påvirkningen av slagg og grader på de fysiske og optiske egenskapene til linsene, reduseres skjærekvaliteten til laserskjæremaskinen direkte. Skjæreflaten kan være ujevn, ha økt ruhet, og ha slaggvedheft, med flere grader som er vanskelige å fjerne. Disse problemene påvirker ikke bare kvaliteten på produktets utseende, men kan også påvirke produktets etterfølgende montering og serviceytelse. I noen bransjer med strenge krav til produktkvalitet, for eksempel romfart og medisinsk utstyr, er forringelse av skjærekvaliteten absolutt ikke tillatt, noe som kan føre til stagnasjon av hele produksjonsprosessen og tilbakekalling av produkter.
5.2 Reduksjon i utstyrsstabilitet
Endringer i ytelsen til linsene vil gjøre det optiske banesystemet til laserskjæremaskinen ustabilt. For å opprettholde normale kutteeffekter kan utstyret automatisk justere parametere som laserkraft og kuttehastighet, men slike hyppige justeringer vil øke belastningen på ulike komponenter i utstyret, noe som fører til ustabil drift av utstyret. På lang sikt med ustabil drift vil feilfrekvensen til utstyret øke, antall reparasjoner vil stige, og kontinuiteten og effektiviteten i produksjonen vil bli alvorlig påvirket. I tillegg kan den ustabile kutteprosessen også utgjøre en trussel mot sikkerheten til operatørene
6. Forebyggende og løsende tiltak
6.1 Optimalisering av skjæreprosessparametre
Genereringen av slagg og grader kan reduseres ved rimelig justering av skjæreprosessparametere som laserkraft, skjærehastighet, hjelpegasstrykk og strømningshastighet. For eksempel, for materialer med forskjellige tykkelser og materialer, velg passende matching av laserkraft og skjærehastighet for å sikre at materialet kan smeltes og fordampes fullstendig, og samtidig kan hjelpegassen effektivt blåse slagget bort fra skjæreområdet. Ved kutting av karbonstål kan en passende økning av trykket på hjelpegassen redusere vedheft av slagg; Når du skjærer tynne plater, kan reduksjon av skjærehastigheten forbedre skjærekvaliteten og redusere dannelsen av grader.
6.2 Styrke linsebeskyttelsestiltak
Å installere beskyttelseslinser av høy-kvalitet er en effektiv måte å forhindre at slagg og grader kommer i direkte kontakt med linsene. Beskyttende linser kan blokkere det meste av sprutende slagg og grader, og reduserer deres fysiske skade på linsene. Samtidig er det nødvendig å regelmessig inspisere og erstatte beskyttelseslinsene, og bestemme en rimelig erstatningssyklus i henhold til skjærematerialet og tykkelsen. I tillegg kan beskyttelsesanordninger som skjold og bafler installeres rundt linsene for ytterligere å redusere virkningen av slagg og grader på linsene.
6.3 Regelmessig rengjøring og vedlikehold av linser
Regelmessig rengjøring av linsene er nøkkelen til å opprettholde deres gode ytelse. Bruk spesielle rensemidler og verktøy for optiske linser for forsiktig å fjerne urenheter som slagg, grader og støv på linseoverflaten i samsvar med de riktige rengjøringsmetodene. Unngå sekundær riper på linsene under rengjøringsprosessen. Samtidig, inspiser og kalibrer det optiske banesystemet til laserskjæremaskinen regelmessig for å sikre at installasjonsposisjonen til linsene er nøyaktig og fokusposisjonen er i optimal tilstand, for å sikre stabil drift og skjærekvalitet til laserskjæremaskinen.
--Rayther Laser Jack Sun--