El principio del corte de metal con láser es utilizar el rayo láser como fuente de calor para irradiar la superficie del material metálico, lo que hace que la temperatura de la superficie del material metálico aumente hasta el punto de fusión (ebullición). Al mismo tiempo, la boquilla rocía gas de corte paralelo a la dirección de irradiación del rayo láser para fundir (vaporizar) el material. Sople (cuando el gas de corte es un gas activo como el oxígeno, el gas de corte también reaccionará con el material metálico para proporcionar calor de oxidación). Al controlar el dispositivo de movimiento, el cabezal de corte se mueve a lo largo de una ruta predeterminada para cortar piezas de trabajo de diversas formas.

Durante el proceso de corte de metal con máquina de corte por láser, la densidad de potencia del láser incidente es diferente y los cambios en la superficie del material metálico también son diferentes. En términos generales, cuando la densidad de potencia del láser en la superficie de un material metálico alcanza el orden de 10 MW/cm², la superficie del material metálico se calentará rápidamente hasta el punto de ebullición del material y se vaporizará fuertemente en vapor metálico. Cuando la densidad de potencia del láser en la superficie de un material metálico supera el orden de 100 MW/cm², el vapor metálico que no se puede descargar a tiempo será recalentado por la energía del láser, formando una nube de plasma.

La mayor parte de la nube de plasma generada por el corte por láser de materiales metálicos será eliminada por el gas de corte, y la pequeña parte restante formará una nube de plasma y afectará el corte de metal:

1) La nube de plasma permanecerá en la superficie del material metálico, dificultando la transmisión de la energía láser y reduciendo la velocidad de corte.

2) La nube de plasma atrapada debajo de la boquilla no solo cambiará el medio de capacitancia entre la boquilla y el material metálico, sino que también calentará la boquilla, afectará sus parámetros de rendimiento de capacitancia, interferirá con los resultados de detección del controlador de altura capacitivo y reducirá la seguimiento La precisión del control afecta el efecto de corte.

Tomando como ejemplo el láser de 2000W ampliamente utilizado actualmente en el mercado, si se usa con un cabezal de corte 100/125 (distancia focal de la lente colimadora/distancia focal de la lente de enfoque), cuando el diámetro del núcleo del pigtail es inferior a 40 μm, el promedio La densidad de potencia del punto de luz con foco cero alcanzará el orden de 100MW/cm², especialmente al cortar placas metálicas delgadas, es más fácil generar nubes de plasma.

Para abordar este problema, el siguiente proceso de corte puede reducir eficazmente el impacto de la nube de plasma en el proceso de corte:

1. Adopte el corte por pulsos. El método de corte por pulsos puede garantizar la potencia máxima del láser, por un lado, y acortar el tiempo de irradiación del láser sobre el material metálico, por otro lado, reduciendo la generación de nubes de plasma.

2. Reduzca adecuadamente la potencia de corte por láser. Sin cambiar otras condiciones, reducir la potencia de corte puede reducir la densidad de potencia promedio en el foco y reducir la generación de nubes de plasma. Por ejemplo, cuando se utilizó un láser monomodo de 2000 W para cortar acero inoxidable de 1 mm a máxima potencia y sin enfoque, la velocidad de corte no fue la ideal debido a la influencia de la nube de plasma. Cuando la potencia de corte se redujo a 1800W, la velocidad de corte aumentó en un 50%.

3. Ensanche adecuadamente la hendidura de corte. Ampliar la ranura de corte no solo proporciona un canal más amplio para que la nube de plasma se disperse hacia abajo, reduciendo el impacto de la nube de plasma en el corte, sino que también ayuda a acelerar la descarga de escoria en la ranura y mejora el efecto de corte.

4. Reduzca adecuadamente la altura de corte. La altura de corte no solo determina directamente el espesor de la nube de plasma entre la boquilla y la superficie del material metálico (cuanto más corta es la distancia, más delgada es la nube de plasma), sino que también cuanto más cerca de la boquilla de corte, mayor es la presión de el gas de corte es expulsado desde el centro de la boquilla (ver figura 2). El aumento en la presión del aire de corte ayuda a acelerar la dispersión de la nube de plasma debajo de la boquilla y reduce el blindaje del láser incidente por la nube de plasma. Por lo tanto, bajo la premisa de garantizar la seguridad del cabezal de corte, cuanto más corta sea la distancia de seguimiento, mejor.

5. Utilice una boquilla de corte adecuada. Una boquilla adecuada puede aumentar el caudal de gas sin aumentar el diámetro de la boquilla y puede acelerar la dispersión de las nubes de plasma metálico.

6. Agregue un dispositivo de soplado lateral y un dispositivo de enfriamiento de la boquilla al cabezal de corte. El dispositivo de soplado lateral se utiliza para eliminar parte de la nube de plasma y reducir la acumulación de nube de plasma debajo de la boquilla. El dispositivo de enfriamiento de la boquilla puede reducir el impacto térmico de la nube de plasma en la boquilla y evitar afectar los parámetros de rendimiento capacitivos de la boquilla.

7. Utilice un ajustador de altura capacitivo de alta frecuencia de muestreo. El controlador de altura capacitivo de alta tasa de muestreo no solo puede garantizar la siguiente precisión, sino que también determina los cambios en la nube de plasma debajo de la boquilla monitoreando los cambios en el valor de capacitancia. Al monitorear los cambios en la nube de plasma, la máquina herramienta puede tomar medidas como desaceleración, pausa y corte por impulsos. Reducir el impacto de la nube de plasma en el corte.