激光切割的優(yōu)點(diǎn)之一是光束的能量密度高,一般>10W/cm2。由于能量密度與4/πd2成正比激光加工,所以焦點(diǎn)光斑直徑盡可能的小,以便產(chǎn)生一窄的切縫;同時(shí)焦點(diǎn)光斑直徑還和透鏡的焦深成正比。聚焦透鏡焦深越小,焦點(diǎn)光斑直徑就越小。但切割有飛濺,透鏡離工件太近容易將透鏡損壞,因此一般大功率激光切割工業(yè)應(yīng)用中廣泛采用5〃~7.5〃〞(127~190mm)的焦距。實(shí)際焦點(diǎn)光斑直徑在0.1~0.4mm之間。對于高質(zhì)量的切割,有效焦深還和透鏡直徑及被切材料有關(guān)。激光鏤空例如用5〃的透鏡切碳鋼,焦深為焦距的+2%范圍內(nèi),即5mm左右。因此控制焦點(diǎn)相對于被切材料表面的位置十分重要。顧慮到切割質(zhì)量、切割速度等因素,原則上<6mm的金屬材料,焦點(diǎn)在表面上;>6mm的碳鋼,焦點(diǎn)在表面之上;>6mm的不銹鋼,焦點(diǎn)在表面之下。具體尺寸由實(shí)驗(yàn)確定。
激光切割機(jī)確定焦點(diǎn)方法主要有三種:(1)打印法:使切割頭從上往下運(yùn)動(dòng),激光工藝品在塑料板上進(jìn)行激光束打印,打印直徑最小處為焦點(diǎn)。(2)斜板法:用和垂直軸成一角度斜放的塑料板使其水平拉動(dòng),尋找激光束的最小處為焦點(diǎn)。(3)藍(lán)色火花法:去掉噴嘴,吹空氣,將脈沖激光打在不銹鋼板上,使切割頭從上往下運(yùn)動(dòng),直至藍(lán)色火花最大處為焦點(diǎn)。
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