O princípio do corte a laser de metal é usar o feixe de laser como fonte de calor para irradiar a superfície do material metálico, fazendo com que a temperatura da superfície do material metálico suba até o ponto de fusão (ebulição). Ao mesmo tempo, o bico pulveriza gás de corte paralelo à direção da irradiação do feixe de laser para derreter (vaporizar) o material. Sopre (quando o gás de corte é um gás ativo como o oxigênio, o gás de corte também reagirá com o material metálico para fornecer calor de oxidação). Ao controlar o dispositivo de movimento, a cabeça de corte se move ao longo de uma rota predeterminada para cortar peças de vários formatos.

Durante o processo de corte de metal pela máquina de corte a laser, a densidade de potência do laser incidente é diferente e as mudanças na superfície do material metálico também são diferentes. De modo geral, quando a densidade de potência do laser na superfície de um material metálico atinge a ordem de 10MW/cm², a superfície do material metálico aquece rapidamente até o ponto de ebulição do material e vaporiza fortemente em vapor metálico. Quando a densidade de potência do laser na superfície de um material metálico excede a ordem de 100MW/cm², o vapor metálico que não pode ser descarregado a tempo será reaquecido pela energia do laser, formando uma nuvem de plasma.

A maior parte da nuvem de plasma gerada pelo corte a laser de materiais metálicos será expelida pelo gás de corte, e a pequena parte restante formará uma nuvem de plasma e afetará o corte de metal:

1) A nuvem de plasma ficará na superfície do material metálico, dificultando a transmissão da energia do laser e reduzindo a velocidade de corte.

2) A nuvem de plasma presa sob o bico não apenas alterará o meio de capacitância entre o bico e o material metálico, mas também aquecerá o bico, afetará seus parâmetros de desempenho de capacitância, interferirá nos resultados de detecção do controlador de altura capacitivo e reduzirá o acompanhamento A precisão do controle afeta o efeito de corte.

Tomando como exemplo o laser de 2.000 W atualmente amplamente utilizado no mercado, se usado com uma cabeça de corte 100/125 (comprimento focal da lente do colimador/comprimento focal da lente de foco), quando o diâmetro do núcleo do pigtail for inferior a 40 μm, a média densidade de potência do ponto de luz no foco zero Atingirá a ordem de 100MW/cm², principalmente no corte de placas metálicas finas, é mais fácil gerar nuvens de plasma.

Para resolver este problema, o seguinte processo de corte pode efetivamente reduzir o impacto da nuvem de plasma no processo de corte:

1. Adote o corte por pulso. O método de corte por pulso pode garantir a potência de pico do laser, por um lado, e encurtar o tempo de irradiação do laser no material metálico, por outro lado, reduzindo a geração de nuvem de plasma.

2. Reduza a potência de corte a laser de forma adequada. Sem alterar outras condições, a redução do poder de corte pode reduzir a densidade média de potência no foco e reduzir a geração de nuvens de plasma. Por exemplo, ao usar um laser monomodo de 2.000 W para cortar aço inoxidável de 1 mm com potência total e foco zero, a velocidade de corte não foi ideal devido à influência da nuvem de plasma. Quando a potência de corte foi reduzida para 1.800 W, a velocidade de corte aumentou 50%.

3. Amplie adequadamente a fenda de corte. O alargamento do corte de corte não só fornece um canal mais amplo para a nuvem de plasma se dispersar para baixo, reduzindo o impacto da nuvem de plasma no corte, mas também ajuda a acelerar a descarga de escória no corte e aumenta o efeito de corte.

4. Reduza adequadamente a altura de corte. A altura de corte não apenas determina diretamente a espessura da nuvem de plasma entre o bico e a superfície do material metálico (quanto menor a distância, mais fina a nuvem de plasma), mas também quanto mais próximo do bico de corte, maior será a pressão de o gás de corte ejetado do centro do bico (ver figura 2). O aumento na pressão do ar de corte ajuda a acelerar a dispersão da nuvem de plasma abaixo do bico e reduz a proteção do laser incidente pela nuvem de plasma. Portanto, com a premissa de garantir a segurança da cabeça de corte, quanto menor for a distância de seguimento, melhor.

5. Use um bico de corte adequado. Um bico adequado pode aumentar a taxa de fluxo de gás sem aumentar o diâmetro do bico e pode acelerar a dispersão de nuvens de plasma metálico.

6. Adicione um dispositivo de sopro lateral e um dispositivo de resfriamento do bico à cabeça de corte. O dispositivo de sopro lateral é usado para soprar parte da nuvem de plasma e reduzir o acúmulo de nuvem de plasma abaixo do bocal. O dispositivo de resfriamento do bico pode reduzir o impacto térmico da nuvem de plasma no bico e evitar afetar os parâmetros de desempenho capacitivo do bico.

7. Use um ajustador de altura capacitivo de alta taxa de amostragem. O controlador de altura capacitiva de alta taxa de amostragem pode não apenas garantir a seguinte precisão, mas também determinar as mudanças na nuvem de plasma abaixo do bico, monitorando as mudanças no valor da capacitância. Ao monitorar as mudanças na nuvem de plasma, a máquina-ferramenta pode tomar medidas como desaceleração, pausa e corte de pulso. Para reduzir o impacto da nuvem de plasma no corte.