En el campo del corte por láser de fibra de precisión, la precisión del corte es uno de los indicadores clave para medir el rendimiento del equipo. Como componente central de las máquinas láser de fibra de precisión, el sistema de trayectoria óptica juega un papel decisivo en la precisión del corte. La exploración en profundidad del impacto específico de cada elemento del sistema de trayectoria óptica en la precisión del corte es crucial para optimizar el proceso de corte y mejorar la calidad del procesamiento.
La estabilidad de la potencia del generador láser está directamente relacionada con la precisión del corte. Si la potencia fluctúa, la energía absorbida por el material durante el proceso de corte será inestable. Por ejemplo, si la potencia aumenta repentinamente, causará una fusión excesiva del material, ensanchará la ranura de corte y provocará la acumulación de escoria en el borde de corte. Si la potencia disminuye repentinamente, puede resultar en un corte incompleto y una sección transversal de corte desigual. Tomando como ejemplo el corte de una lámina de acero inoxidable de 0,5 mm de espesor, si la potencia fluctúa en ±5%, el ancho de la ranura de corte puede variar entre 0,1 y 0,3 mm, lo que afecta seriamente la precisión del corte.
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La calidad del haz generado por el generador láser, como el modo del haz y el ángulo de divergencia, tiene un impacto significativo en la precisión del corte. Un haz de modo fundamental ideal tiene energía concentrada y puede formar un punto muy pequeño en la superficie del material, lo que permite un corte de alta precisión. Sin embargo, un haz de modo de orden superior tiene una distribución de energía relativamente dispersa y un punto más grande. Durante el corte, la energía no se puede concentrar en un solo punto, lo que resulta en una ranura de corte más ancha y una disminución de la precisión. Por ejemplo, al cortar pequeños componentes electrónicos, el haz de modo fundamental puede lograr una precisión de corte de ±0,01 mm, mientras que un haz de modo de orden superior solo puede lograr una precisión de ±0,05 mm.
Existe una cierta cantidad de pérdida en la fibra de transmisión durante la transmisión del láser. Si la pérdida de fibra es demasiado grande, la energía del láser que llega al cabezal de corte se reducirá significativamente, lo que afectará la capacidad de corte. Para garantizar el efecto de corte, es necesario reducir la velocidad de corte o aumentar la potencia inicial del generador láser. Sin embargo, reducir la velocidad de corte afectará la eficiencia de la producción, y aumentar la potencia inicial puede afectar la precisión del corte debido al exceso de potencia, lo que resulta en una superficie de corte desigual. Por ejemplo, al cortar acero al carbono de 10 mm de espesor, por cada aumento del 10% en la pérdida de fibra, la velocidad de corte debe reducirse en aproximadamente un 20%, o la potencia inicial debe aumentarse en un 15%. Ambos métodos de ajuste tendrán un impacto negativo en la precisión del corte.
La curvatura de la fibra cambiará la trayectoria de transmisión y la calidad del haz del láser. La curvatura excesiva de la fibra provocará múltiples reflexiones y dispersión del láser en el interior, lo que resultará en una distribución de energía desigual del haz y deformación del punto. Durante el proceso de corte, esto hará que el ancho de la ranura de corte sea inconsistente, reduciendo la precisión del corte. Generalmente, cuando el radio de curvatura de la fibra es inferior a un cierto valor (como 50 mm), la precisión del corte se verá significativamente afectada, y la desviación del ancho de la ranura de corte puede exceder ±0,05 mm.
La calidad de la lente de enfoque está directamente relacionada con el efecto de enfoque. Una lente de enfoque de alta calidad tiene una superficie lisa y un rendimiento óptico estable. Puede enfocar con precisión el láser en un área muy pequeña en la superficie del material, concentrando la energía en gran medida, lo que permite un corte de alta precisión. Sin embargo, una lente de enfoque de mala calidad puede tener problemas como aberración y aberración cromática, lo que resulta en un enfoque láser impreciso, un punto más grande y una disminución de la precisión del corte. Por ejemplo, al usar una lente de enfoque de alta calidad para cortar una lámina de aleación de aluminio, la precisión del corte puede alcanzar ±0,03 mm, mientras que al usar una lente de enfoque de baja calidad, la precisión puede caer a ±0,1 mm.
La precisión de la posición de enfoque es crucial para la precisión del corte. Si la posición de enfoque es demasiado alta o demasiado baja, el tamaño del punto en la superficie del material cambiará, lo que afectará la densidad de energía de corte. Cuando la posición de enfoque es demasiado alta, el área del punto aumenta, la energía se dispersa y la ranura de corte se ensancha. Cuando la posición de enfoque es demasiado baja, aunque la energía se concentra, puede ocurrir una sobre-fusión debido al exceso de energía en la superficie del material, lo que también afecta la precisión del corte. Al cortar materiales de diferentes espesores, es necesario ajustar con precisión la posición de enfoque para garantizar la mejor precisión de corte. Por ejemplo, al cortar una placa de cobre de 3 mm de espesor, una desviación de la posición de enfoque de ±0,2 mm causará un cambio de ±0,05 mm en el ancho de la ranura de corte.
La planitud del espejo reflectante determina la precisión de la dirección de reflexión del láser. Si la superficie del espejo reflectante es irregular, el láser sufrirá una reflexión irregular durante el proceso de reflexión, cambiando la trayectoria de transmisión del láser. Como resultado, el láser recibido por el cabezal de corte se desvía de la posición 预定, causando una desviación en la trayectoria de corte y afectando la precisión del corte. Por ejemplo, cuando el error de planitud de la superficie del espejo reflectante alcanza ±0,01 mm, la desviación de la trayectoria de corte puede alcanzar ±0,05 mm.
La calidad del recubrimiento del espejo reflectante afecta la reflectividad del láser. Si la calidad del recubrimiento es deficiente, la reflectividad del láser es baja, y parte de la energía es absorbida o dispersada por el espejo reflectante, lo que resulta en una energía insuficiente que llega al cabezal de corte, lo que afecta el efecto de corte. Al mismo tiempo, un recubrimiento desigual también puede causar una distribución de energía desigual después de la reflexión del láser, lo que resulta en anchos inconsistentes de la ranura de corte y una disminución de la precisión del corte. Por ejemplo, cuando la reflectividad del recubrimiento cae del 98% al 90%, la rugosidad de la superficie de corte puede aumentar de 2 a 3 veces, y la precisión del corte se reduce significativamente.
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