Le principe de la découpe laser du métal est d'utiliser le faisceau laser comme source de chaleur pour irradier la surface du matériau métallique, provoquant une élévation de la température de surface du matériau métallique jusqu'au point de fusion (ébullition). Dans le même temps, la buse pulvérise du gaz de coupe parallèlement à la direction d'irradiation du faisceau laser pour faire fondre (vaporiser) le matériau. Soufflez (lorsque le gaz de coupe est un gaz actif tel que l'oxygène, le gaz de coupe réagira également avec le matériau métallique pour fournir de la chaleur d'oxydation). En contrôlant le dispositif de mouvement, la tête de coupe se déplace le long d'un itinéraire prédéterminé pour couper des pièces de différentes formes.

Au cours du processus de découpe du métal par une machine de découpe laser, la densité de puissance du laser incident est différente et les changements sur la surface du matériau métallique sont également différents. D'une manière générale, lorsque la densité de puissance laser sur la surface d'un matériau métallique atteint l'ordre de 10 MW/cm², la surface du matériau métallique chauffe rapidement jusqu'au point d'ébullition du matériau et se vaporise fortement en vapeur métallique. Lorsque la densité de puissance laser à la surface d'un matériau métallique dépasse l'ordre de 100 MW/cm², la vapeur métallique qui ne peut pas être déchargée à temps sera réchauffée par l'énergie laser, formant un nuage de plasma.

La majeure partie du nuage de plasma généré par la découpe laser de matériaux métalliques sera emportée par le gaz de coupe, et la petite partie restante formera un nuage de plasma et affectera la découpe du métal :

1) Le nuage de plasma restera à la surface du matériau métallique, empêchant la transmission de l'énergie laser et réduisant la vitesse de découpe.

2) Le nuage de plasma piégé sous la buse modifiera non seulement le milieu capacitif entre la buse et le matériau métallique, mais chauffera également la buse, affectera ses paramètres de performance de capacité, interférera avec les résultats de détection du contrôleur de hauteur capacitif et réduira la suivi La précision du contrôle affecte l'effet de coupe.

En prenant comme exemple le laser de 2 000 W actuellement largement utilisé sur le marché, s'il est utilisé avec une tête de coupe de 100/125 (distance focale de l'objectif collimateur/longueur focale de l'objectif de mise au point), lorsque le diamètre central de la queue de cochon est inférieur à 40 μm, la moyenne densité de puissance du point lumineux à foyer zéro Elle atteindra l'ordre de 100MW/cm², notamment lors de la découpe de fines plaques de métal, il est plus facile de générer des nuages ​​de plasma.

Pour résoudre ce problème, le processus de découpe suivant peut réduire efficacement l'impact du nuage de plasma sur le processus de découpe :

1. Adoptez la coupe par impulsion. La méthode de découpe par impulsion peut garantir la puissance maximale du laser d'une part et raccourcir le temps d'irradiation du laser sur le matériau métallique d'autre part, réduisant ainsi la génération de nuage de plasma.

2. Réduisez la puissance de découpe laser de manière appropriée. Sans modifier les autres conditions, la réduction de la puissance de coupe peut réduire la densité de puissance moyenne au foyer et réduire la génération de nuages ​​​​de plasma. Par exemple, lors de l'utilisation d'un laser monomode de 2 000 W pour couper de l'acier inoxydable de 1 mm à pleine puissance et sans mise au point, la vitesse de coupe n'était pas idéale en raison de l'influence du nuage de plasma. Lorsque la puissance de coupe a été réduite à 1 800 W, la vitesse de coupe a augmenté de 50 %.

3. Élargissez de manière appropriée la fente de coupe. L'élargissement de la saignée de coupe fournit non seulement un canal plus large permettant au nuage de plasma de se disperser vers le bas, réduisant ainsi l'impact du nuage de plasma sur la découpe, mais contribue également à accélérer la décharge des scories dans la saignée et améliore l'effet de coupe.

4. Réduisez la hauteur de coupe de manière appropriée. La hauteur de coupe détermine non seulement directement l'épaisseur du nuage de plasma entre la buse et la surface du matériau métallique (plus la distance est courte, plus le nuage de plasma est fin), mais aussi plus la buse de coupe est proche, plus la pression de le gaz de coupe éjecté du centre de la buse (voir figure 2). L'augmentation de la pression de l'air de coupe contribue à accélérer la dispersion du nuage de plasma sous la buse et réduit le blindage du laser incident par le nuage de plasma. Par conséquent, dans le but d’assurer la sécurité de la tête de coupe, plus la distance de suivi est courte, mieux c’est.

5. Utilisez une buse de coupe appropriée. Une buse appropriée peut augmenter le débit de gaz sans augmenter le diamètre de la buse et peut accélérer la dispersion des nuages ​​​​de plasma métallique.

6. Ajoutez un dispositif de soufflage latéral et un dispositif de refroidissement de buse à la tête de coupe. Le dispositif de soufflage latéral est utilisé pour souffler une partie du nuage de plasma et réduire l'accumulation de nuage de plasma sous la buse. Le dispositif de refroidissement de buse peut réduire l'impact thermique du nuage de plasma sur la buse et éviter d'affecter les paramètres de performances capacitives de la buse.

7. Utilisez un dispositif de réglage de hauteur capacitif à taux d'échantillonnage élevé. Le contrôleur de hauteur capacitif à taux d'échantillonnage élevé peut non seulement garantir la précision suivante, mais également déterminer les changements dans le nuage de plasma sous la buse en surveillant les changements de valeur de capacité. En surveillant les changements dans le nuage de plasma, la machine-outil peut prendre des mesures telles que la décélération, la pause et la découpe par impulsion. Réduire l’impact du nuage de plasma sur la découpe.