1. L'effetto della velocità di taglio sulla qualità del taglio
Per una data densità di potenza laser e per un dato materiale, la velocità di taglio è conforme a una formula empirica. Finché la soglia è superiore alla soglia di passaggio, la velocità di taglio del materiale è proporzionale alla densità di potenza laser, ovvero all'aumentare della densità di potenza aumenta la velocità di taglio. La densità di potenza a cui si fa riferimento qui è correlata non solo alla potenza di uscita del laser, ma anche alla modalità di qualità del fascio. Inoltre, anche le caratteristiche del sistema di focalizzazione del fascio, ovvero la dimensione dello spot dopo la focalizzazione, hanno un impatto significativo sul taglio laser.
. macchina di taglio laser in fibra La velocità di taglio è inversamente proporzionale alla densità (peso specifico) e allo spessore del materiale da tagliare. A parità di altri parametri, i fattori che aumentano la velocità di taglio sono: aumento della potenza (in un certo intervallo, ad esempio 500 ~ 2 W); miglioramento della modalità del fascio (ad esempio, dalla modalità di ordine superiore a quella di ordine inferiore fino a TEM000); riduzione delle dimensioni del punto di messa a fuoco (ad esempio, messa a fuoco di lenti a focale corta); taglio di materiali a bassa energia di evaporazione iniziale (come plastica, plexiglass, ecc.); taglio di materiali a bassa densità (come pino bianco, ecc.); taglio di materiali sottili.
Soprattutto per i materiali metallici, la velocità di taglio laser può avere un intervallo di regolazione relativo, mantenendo inalterate altre variabili di processo e garantendo una qualità di taglio soddisfacente. Questo intervallo di regolazione è leggermente più ampio rispetto al taglio di metalli sottili. A volte, la velocità di taglio più lenta può anche causare l'asportazione della superficie della bocca da parte del materiale termofusibile, rendendo la superficie di taglio ruvida.
2. L'effetto della regolazione della posizione di messa a fuoco sulla qualità del taglio
Poiché la densità di potenza del laser ha una grande influenza sulla velocità di taglio, la scelta della lunghezza focale dell'obiettivo è un aspetto importante. Dopo che il raggio laser è focalizzato, la dimensione dello spot è proporzionale alla lunghezza focale dell'obiettivo. Dopo che il raggio è focalizzato dall'obiettivo a focale corta, la dimensione dello spot è piccola e la densità di potenza al fuoco è elevata, il che è ottimo per il taglio dei materiali. Tuttavia, il suo svantaggio è che la profondità di fuoco è molto ridotta e il margine di regolazione è limitato. Piccolo, generalmente adatto per il taglio ad alta velocità di materiali sottili. Poiché il teleobiettivo a focale lunga ha un'ampia profondità focale, è adatto per il taglio di pezzi spessi, purché abbia una densità di potenza sufficiente.
Dopo aver determinato la lunghezza focale dell'obiettivo da utilizzare, la posizione relativa della messa a fuoco rispetto alla superficie del pezzo è particolarmente importante per garantire la qualità del taglio. A causa dell'elevata densità di potenza della messa a fuoco, nella maggior parte dei casi, la posizione della messa a fuoco al momento del taglio si trova appena sopra la superficie del pezzo o leggermente al di sotto di essa. Garantire una posizione relativa costante della messa a fuoco rispetto al pezzo durante l'intero processo di taglio è una condizione importante per ottenere una qualità di taglio stabile. A volte, la lente si riscalda a causa di un raffreddamento insufficiente e causa una variazione della lunghezza focale, che richiede una regolazione tempestiva della posizione della messa a fuoco.
Quando la messa a fuoco è in una posizione migliore, la fessura è più piccola e l'efficienza è maggiore; inoltre, una maggiore velocità di taglio può consentire di ottenere risultati di taglio migliori.
Nella maggior parte delle applicazioni, la messa a fuoco del fascio viene regolata appena sotto l'ugello. La distanza tra l'ugello e la superficie del pezzo è generalmente di circa 1.5 mm.
3. Influenza della pressione del gas ausiliario sulla qualità del taglio
In generale, per il taglio dei materiali è necessario un gas ausiliario, e il problema riguarda principalmente il tipo e la pressione del gas ausiliario. Tipicamente, il gas ausiliario viene espulso coassialmente al raggio laser, proteggendo la lente dalla contaminazione e soffiando via le scorie sul fondo della zona di taglio. Per i materiali non metallici e alcuni materiali metallici, si utilizza aria compressa o gas inerte per trattare i materiali fusi ed evaporati, evitando al contempo un'eccessiva combustione nella zona di taglio.
Per la maggior parte dei tagli laser sui metalli, viene utilizzato un gas reattivo (fino a O₂) per innescare una reazione esotermica ossidativa con il metallo caldo. Questo calore aggiuntivo può aumentare la velocità di taglio da 2/1 a 3/1.
La pressione del gas è un fattore estremamente importante per garantire un gas ausiliario. Quando si tagliano materiali sottili ad alta velocità, è necessaria una pressione del gas più elevata per evitare che le scorie aderiscano al retro del taglio (le scorie calde danneggeranno anche il rifilo sul pezzo in lavorazione). Quando lo spessore del materiale aumenta o la velocità di taglio è lenta, la pressione del gas deve essere opportunamente ridotta. Per evitare che il rifilo in plastica si opaci, è inoltre preferibile tagliare a una pressione del gas inferiore.
La pratica del taglio laser dimostra che quando il gas di supporto è l'ossigeno, la sua purezza ha un impatto significativo sulla qualità del taglio. Una riduzione del 2% della purezza dell'ossigeno riduce la velocità di taglio del 50% e si traduce in una qualità di taglio significativamente peggiore.
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