Факторы, влияющие на качество лазерной резки

Под качеством лазерной резки понимается точность размеров разреза и качество поверхности разреза. Качество поверхности реза обычно оценивается по следующим четырём показателям: ширина прореза и шероховатость поверхности прореза; ширина зоны термического влияния; волнистость сечения прореза; наличие шлака на сечении прореза или нижней поверхности. Основные факторы, влияющие на качество поверхности при лазерной резке, следующие:

1. Лазер для резки: лазер должен обладать высоким качеством луча. Лазерная резка — это метод обработки, основанный на тепловом воздействии. Для обеспечения высокой плотности мощности и получения тонкого разреза диаметр фокального пятна должен быть небольшим. В то же время, для обеспечения стабильного качества при резке в разных направлениях лазерный луч должен обладать хорошей вращательной симметрией и круговой поляризацией вокруг оптической оси, а также высокой стабильностью направления излучения, что гарантирует стабильное и неизменное положение фокального пятна. Современные лазеры также должны обладать функциями непрерывного и быстрого переключения режимов с высокой частотой повторения импульсов, что обеспечивает высококачественную резку сложных контуров.

2. Фокусирующая линза и толщина пластины. Фокусное расстояние линзы выбирается в зависимости от толщины резаемого материала с учетом диаметра фокального пятна и глубины фокуса. Если материал толстый, фокусное расстояние должно быть большим; в противном случае — небольшим. Положение фокального пятна должно находиться близко к поверхности заготовки, и, как правило, фокус приходится на верхнюю поверхность пластины, примерно на 1/3 толщины пластины ниже.

3. Воздушный поток и сопло. Воздушный поток в станке для лазерной резки выполняет функции удаления расплавленного материала, защиты фокусирующей линзы и даже обеспечения части энергии резания. Давление и расход газа являются важными факторами, влияющими на качество резки. Если давление слишком низкое, расплавленный материал в зоне разреза не удается удалить; если оно слишком высокое, на поверхности заготовки легко образуются вихревые потоки, что ослабляет роль воздушного потока в удалении расплавленного материала. Практика показывает, что сопла различной конструкции также оказывают различное влияние на процесс резки.

4. Скорость резки при аутсорсинге лазерной резки. Скорость резки зависит от плотности мощности лазера, а также от термофизических свойств и толщины резаемого материала. При определённых условиях резки существует оптимальный диапазон скоростей резки. Если скорость резки слишком высока, шлак в прорезе не удается полностью удалить, а материал может даже не быть прорезан насквозь. Если скорость резки слишком низкая, материал пережигается, а ширина прореза и зона термического влияния увеличиваются.

5. Траектория резания. При резке деталей со сложными контурами или точками перегиба из-за изменения ускорения легко вызвать перегрев и плавление в точке перегиба, что приводит к образованию сглаженного угла. Поэтому выбор оптимальной траектории резания является одним из эффективных способов избежать этого явления.