激光切割机焦点位置对金属切割的影响

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激光切割机焦点位置对金属切割的影响

发布时间：2021-08-02 浏览量：378

在影响激光切割机加工质量及加工能力的各项因素中，影响最大的就是焦点位置，其与加工的具体关系如下。

相对于加工材料的表面而言，激光束被聚焦后，焦点所在位置称为焦点位置。焦点位置对切缝的宽度、坡度、切割面的粗糙度、熔渣的黏着状态、切割速度等几乎所有的加工参数都会产生影响。

这是因为焦点位置的变化会引起照射在加工材料表面的光束直径和射入加工材料的入射角的变化，其结果是影响切缝的形成状态及切缝内光束的多重反射状态。这些切割现象又会对切缝内的辅助气体、熔融金属的流动状态产生影响。

如图所示为激光切割机焦点位置Z与加工材料表面的切缝宽度W的关系

把焦点在加工材料表面上的状态设为z=o“零”，焦点位置向上方移动时用“+”、向下方移动时用“-”来表示，移动量用mm表示。焦点在焦点位置z=o处上部切缝宽度W为最小。不论焦点位置是向上移还是向下移，上部的切缝宽度W都会变宽。

这一变化在使用不同焦距的加工透镜时也存在同样倾向。焦点位置处的光束直径越小、透镜越是焦点深度小的短焦距透镜，则上部切缝随焦点位置的变化而变化的幅度就会越大。

上图显示的是金属激光切割机在加工各种加工材料时的最佳焦点位置。

(1)是在加工材料表面能得到最小光束直径z=0时的情况。此时可以在加工材料表面得到最大的能量密度，熔融范围比较窄，这就决定了加工的特性。

(2)是焦点位置在“+”侧(Z>O)时的情况，此时加工材料表面的激光束照射范围变宽，切缝内的光束出现扩散角，使切缝宽度扩大。

(3)是焦点位置在“-”侧(Z＜0)时的情况，此时照射在加工材料表面的激光束范围变宽，在板厚方向上越向焦点位置靠近，熔融能力就越大，之后产生逆坡度。