مبدأ تقطيع المعادن بالليزر هو استخدام شعاع الليزر كمصدر للحرارة لتشعيع سطح المادة المعدنية، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة سطح المادة المعدنية إلى نقطة الانصهار (الغليان). وفي الوقت نفسه، تقوم الفوهة برش غاز القطع بالتوازي مع اتجاه تشعيع شعاع الليزر لإذابة (تبخير) المادة. النفخ (عندما يكون غاز القطع غازًا نشطًا مثل الأكسجين، فإن غاز القطع سوف يتفاعل أيضًا مع المادة المعدنية لتوفير حرارة الأكسدة). من خلال التحكم في جهاز الحركة، يتحرك رأس القطع على طول مسار محدد مسبقًا لقطع قطع العمل ذات الأشكال المختلفة.

أثناء عملية قطع المعادن بالليزر، تختلف كثافة طاقة الليزر الساقط، كما تختلف التغييرات على سطح المادة المعدنية. بشكل عام، عندما تصل كثافة طاقة الليزر على سطح مادة معدنية إلى 10MW/سم²، فإن سطح المادة المعدنية سوف يسخن بسرعة حتى نقطة غليان المادة ويتبخر بقوة إلى بخار معدني. عندما تتجاوز كثافة طاقة الليزر على سطح مادة معدنية حوالي 100 ميجاوات/سم²، سيتم إعادة تسخين البخار المعدني الذي لا يمكن تفريغه في الوقت المناسب بواسطة طاقة الليزر، مما يشكل سحابة بلازما.

سيتم تفجير معظم سحابة البلازما الناتجة عن قطع المواد المعدنية بالليزر بواسطة غاز القطع، وسيشكل الجزء الصغير المتبقي سحابة بلازما وتؤثر على قطع المعادن:

1) ستبقى سحابة البلازما على سطح المادة المعدنية، مما يعيق نقل طاقة الليزر ويقلل من سرعة القطع.

2) لن تؤدي سحابة البلازما المحتجزة تحت الفوهة إلى تغيير وسط السعة بين الفوهة والمواد المعدنية فحسب، بل ستؤدي أيضًا إلى تسخين الفوهة، وتؤثر على معلمات أداء السعة، وتتداخل مع نتائج الكشف عن وحدة التحكم في الارتفاع بالسعة، وتقلل من متابعة دقة التحكم تؤثر على تأثير القطع.

بأخذ الليزر 2000 واط المستخدم حاليًا على نطاق واسع في السوق كمثال، إذا تم استخدامه مع رأس قطع 100/125 (الطول البؤري لعدسة ميزاء/الطول البؤري لعدسة التركيز)، عندما يكون القطر الأساسي للضفيرة أقل من 40 ميكرومتر، فإن المتوسط ستصل كثافة طاقة بقعة الضوء عند التركيز الصفري إلى حوالي 100 ميجاوات/سم²، خاصة عند قطع الصفائح المعدنية الرقيقة، يكون من الأسهل توليد سحب البلازما.

ولمعالجة هذه المشكلة، يمكن لعملية القطع التالية أن تقلل بشكل فعال من تأثير سحابة البلازما على عملية القطع:

1. اعتماد قطع النبض. يمكن لطريقة القطع النبضي ضمان ذروة قوة الليزر من ناحية، وتقصير وقت تشعيع الليزر على المادة المعدنية من ناحية أخرى، مما يقلل من توليد سحابة البلازما.

2. تقليل قوة القطع بالليزر بشكل مناسب. دون تغيير الظروف الأخرى، يمكن أن يؤدي تقليل قوة القطع إلى تقليل متوسط ​​كثافة الطاقة عند التركيز وتقليل توليد سحب البلازما. على سبيل المثال، عند استخدام ليزر أحادي الوضع بقدرة 2000 واط لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ مقاس 1 مم بكامل طاقته وتركيز صفر، لم تكن سرعة القطع مثالية بسبب تأثير سحابة البلازما. عندما تم تخفيض قوة القطع إلى 1800 واط، زادت سرعة القطع بنسبة 50%.

3. قم بتوسيع شق القطع بشكل مناسب. إن توسيع شق القطع لا يوفر فقط قناة أوسع لتوزيع سحابة البلازما إلى الأسفل، مما يقلل من تأثير سحابة البلازما على القطع، ولكنه يساعد أيضًا على تسريع تفريغ الخبث في الشق ويعزز تأثير القطع.

4. تقصير ارتفاع القطع بشكل مناسب. لا يحدد ارتفاع القطع بشكل مباشر فقط سمك سحابة البلازما بين الفوهة وسطح المادة المعدنية (كلما كانت المسافة أقصر، كانت سحابة البلازما أرق)، ولكن أيضًا كلما اقتربت من فوهة القطع، زاد ضغط غاز القطع الذي يتم طرده من مركز الفوهة (انظر الشكل 2) تساعد الزيادة في ضغط هواء القطع على تسريع تشتت سحابة البلازما أسفل الفوهة وتقليل حماية الليزر الساقط بواسطة سحابة البلازما. لذلك، على أساس ضمان سلامة رأس القطع، كلما كانت المسافة التالية أقصر، كلما كان ذلك أفضل.

5. استخدم فوهة القطع المناسبة. يمكن للفوهة المناسبة زيادة معدل تدفق الغاز دون زيادة قطر الفوهة، ويمكنها تسريع تشتت سحب البلازما المعدنية.

6. أضف جهاز النفخ الجانبي وجهاز تبريد الفوهة إلى رأس القطع. يستخدم جهاز النفخ الجانبي لنفخ جزء من سحابة البلازما وتقليل تراكم سحابة البلازما أسفل الفوهة. يمكن لجهاز تبريد الفوهة تقليل التأثير الحراري لسحابة البلازما على الفوهة وتجنب التأثير على معلمات الأداء السعوية للفوهة.

7. استخدم أداة ضبط الارتفاع بالسعة ذات معدل أخذ العينات العالي. لا يمكن لوحدة التحكم في الارتفاع السعوي ذات معدل أخذ العينات العالي ضمان الدقة التالية فحسب، بل يمكنها أيضًا تحديد التغييرات في سحابة البلازما أسفل الفوهة من خلال مراقبة التغيرات في قيمة السعة. من خلال مراقبة التغيرات في سحابة البلازما، يمكن للأداة الآلية اتخاذ إجراءات مثل التباطؤ والإيقاف المؤقت وقطع النبض. لتقليل تأثير سحابة البلازما على القطع.