Il principio del taglio laser del metallo consiste nell'utilizzare il raggio laser come fonte di calore per irradiare la superficie del materiale metallico, provocando l'aumento della temperatura superficiale del materiale metallico fino al punto di fusione (ebollizione). Allo stesso tempo, l'ugello spruzza il gas da taglio parallelamente alla direzione dell'irradiazione del raggio laser per fondere (vaporizzare) il materiale. Soffiare via (quando il gas da taglio è un gas attivo come l'ossigeno, reagirà anche con il materiale metallico per fornire calore di ossidazione). Controllando il dispositivo di movimento, la testa di taglio si muove lungo un percorso predeterminato per tagliare pezzi di varie forme.

Durante il processo di taglio del metallo con la macchina da taglio laser, la densità di potenza del laser incidente è diversa e anche i cambiamenti sulla superficie del materiale metallico sono diversi. In generale, quando la densità di potenza del laser sulla superficie di un materiale metallico raggiunge l'ordine di 10 MW/cm², la superficie del materiale metallico si riscalderà rapidamente fino al punto di ebollizione del materiale e vaporizzerà fortemente in vapore metallico. Quando la densità di potenza del laser sulla superficie di un materiale metallico supera l'ordine di 100 MW/cm², il vapore metallico che non può essere scaricato in tempo verrà riscaldato dall'energia laser, formando una nuvola di plasma.

La maggior parte della nuvola di plasma generata dal taglio laser di materiali metallici verrà spazzata via dal gas di taglio e la piccola parte rimanente formerà una nuvola di plasma e influenzerà il taglio del metallo:

1) La nuvola di plasma rimarrà sulla superficie del materiale metallico, ostacolando la trasmissione dell'energia laser e riducendo la velocità di taglio.

2) La nuvola di plasma intrappolata sotto l'ugello non solo cambierà il mezzo di capacità tra l'ugello e il materiale metallico, ma riscalderà anche l'ugello, influenzerà i suoi parametri di prestazione di capacità, interferirà con i risultati di rilevamento del controller di altezza capacitivo e ridurrà la follow-up La precisione del controllo influisce sull'effetto di taglio.

Prendendo come esempio il laser da 2000 W attualmente ampiamente utilizzato sul mercato, se utilizzato con una testa di taglio 100/125 (lunghezza focale della lente collimatrice/lunghezza focale della lente di messa a fuoco), quando il diametro del nucleo del pigtail è inferiore a 40 μm, il valore medio densità di potenza del punto luminoso a fuoco zero Raggiungerà l'ordine di 100 MW/cm², soprattutto quando si tagliano lastre metalliche sottili, è più facile generare nuvole di plasma.

Per risolvere questo problema, il seguente processo di taglio può ridurre efficacemente l'impatto della nube di plasma sul processo di taglio:

1. Adottare il taglio a impulsi. Il metodo di taglio a impulsi può garantire da un lato la potenza di picco del laser e dall'altro abbreviare il tempo di irradiazione del laser sul materiale metallico, riducendo la generazione di nube di plasma.

2. Ridurre adeguatamente la potenza di taglio del laser. Senza modificare altre condizioni, la riduzione della potenza di taglio può ridurre la densità di potenza media nel fuoco e ridurre la generazione di nuvole di plasma. Ad esempio, quando si utilizzava un laser monomodale da 2000 W per tagliare l'acciaio inossidabile da 1 mm a piena potenza e con messa a fuoco zero, la velocità di taglio non era ideale a causa dell'influenza della nuvola di plasma. Quando la potenza di taglio è stata ridotta a 1800 W, la velocità di taglio è aumentata del 50%.

3. Allargare opportunamente la fessura di taglio. L'allargamento del taglio di taglio non solo fornisce un canale più ampio affinché la nuvola di plasma si disperda verso il basso, riducendo l'impatto della nuvola di plasma sul taglio, ma aiuta anche ad accelerare lo scarico delle scorie nel taglio e migliora l'effetto di taglio.

4. Ridurre opportunamente l'altezza di taglio. L'altezza di taglio non solo determina direttamente lo spessore della nuvola di plasma tra l'ugello e la superficie del materiale metallico (minore è la distanza, più sottile è la nuvola di plasma), ma anche quanto più vicino all'ugello di taglio, maggiore è la pressione del materiale metallico. il gas di taglio espulso dal centro dell'ugello (vedi figura 2) L'aumento della pressione dell'aria di taglio aiuta ad accelerare la dispersione della nuvola di plasma sotto l'ugello e riduce la schermatura del laser incidente da parte della nuvola di plasma. Pertanto, con la premessa di garantire la sicurezza della testa di taglio, minore è la distanza, meglio è.

5. Utilizzare un ugello da taglio adatto. Un ugello adatto può aumentare la portata del gas senza aumentare il diametro dell'ugello e può accelerare la dispersione delle nubi di plasma metallico.

6. Aggiungere un dispositivo di soffiaggio laterale e un dispositivo di raffreddamento degli ugelli alla testa di taglio. Il dispositivo di soffiaggio laterale viene utilizzato per soffiare via parte della nube di plasma e ridurre l'accumulo di nube di plasma sotto l'ugello. Il dispositivo di raffreddamento dell'ugello può ridurre l'impatto termico della nuvola di plasma sull'ugello ed evitare di influenzare i parametri di prestazione capacitiva dell'ugello.

7. Utilizzare un regolatore di altezza capacitivo ad alta frequenza di campionamento. Il controller di altezza capacitivo ad alta velocità di campionamento non solo può garantire la seguente precisione, ma anche determinare i cambiamenti nella nuvola di plasma sotto l'ugello monitorando i cambiamenti nel valore di capacità. Monitorando i cambiamenti nella nuvola di plasma, la macchina utensile può adottare misure come decelerazione, pausa e taglio a impulsi. Per ridurre l'impatto della nuvola di plasma sul taglio.