اصل برش لیزری فلز استفاده از پرتو لیزر به عنوان منبع حرارت برای تابش سطح مواد فلزی است که باعث می شود دمای سطح فلز تا نقطه ذوب (جوش) افزایش یابد. در همان زمان، نازل گاز برشی را موازی با جهت تابش پرتو لیزر برای ذوب (تبخیر) مواد اسپری می کند. باد کردن (زمانی که گاز برش یک گاز فعال مانند اکسیژن است، گاز برش نیز با مواد فلزی واکنش داده و گرمای اکسیداسیون را فراهم می کند). با کنترل دستگاه حرکت، سر برش در یک مسیر از پیش تعیین شده حرکت می کند تا قطعات کار با اشکال مختلف را برش دهد.

در طی فرآیند برش فلز با دستگاه لیزر، چگالی توان لیزر فرودی متفاوت است و تغییرات روی سطح مواد فلزی نیز متفاوت است. به طور کلی، زمانی که چگالی توان لیزر روی سطح یک ماده فلزی به حدود 10 مگاوات بر سانتی متر مربع می رسد، سطح مواد فلزی به سرعت تا نقطه جوش ماده گرم می شود و به شدت به بخار فلز تبدیل می شود. وقتی چگالی توان لیزر روی سطح یک ماده فلزی از 100 مگاوات بر سانتی‌متر مربع بیشتر شود، بخار فلزی که نمی‌تواند به موقع تخلیه شود توسط انرژی لیزر دوباره گرم می‌شود و ابر پلاسما را تشکیل می‌دهد.

بیشتر ابر پلاسمایی تولید شده توسط برش لیزری مواد فلزی توسط گاز برش منفجر می شود و قسمت کوچک باقی مانده یک ابر پلاسما تشکیل می دهد و بر برش فلز را تحت تأثیر قرار می دهد:

1) ابر پلاسما روی سطح ماده فلزی باقی می ماند و مانع از انتقال انرژی لیزر و کاهش سرعت برش می شود.

2) ابر پلاسمایی محبوس شده در زیر نازل نه تنها محیط خازنی بین نازل و مواد فلزی را تغییر می دهد، بلکه نازل را گرم می کند، بر پارامترهای عملکرد خازنی آن تأثیر می گذارد، با نتایج تشخیص کنترل کننده ارتفاع خازنی تداخل می کند و کاهش می یابد. پیگیری دقت کنترل بر اثر برش تاثیر می گذارد.

به عنوان مثال از لیزر 2000 واتی که در حال حاضر به طور گسترده در بازار استفاده می شود، اگر با سر برش 100/125 (فاصله کانونی لنز کولیماتور/فاصله کانونی لنز فوکوس کننده) استفاده شود، زمانی که قطر هسته پیگتیل کمتر از 40 میکرومتر باشد، میانگین چگالی توان نقطه نوری در فوکوس صفر به مرتبه 100MW/سانتی متر² می رسد، به خصوص هنگام برش صفحات فلزی نازک، تولید ابرهای پلاسما آسان تر است.

برای رفع این مشکل، فرآیند برش زیر می تواند تاثیر ابر پلاسما را بر فرآیند برش به طور موثر کاهش دهد:

1. برش پالس را اتخاذ کنید. روش برش پالس می تواند از یک طرف قدرت پیک لیزر را تضمین کند و از طرف دیگر زمان تابش لیزر بر روی مواد فلزی را کوتاه کند و تولید ابر پلاسما را کاهش دهد.

2. قدرت برش لیزر را به طور مناسب کاهش دهید. بدون تغییر سایر شرایط، کاهش قدرت برش می تواند میانگین چگالی توان در کانون را کاهش دهد و تولید ابرهای پلاسما را کاهش دهد. به عنوان مثال، هنگام استفاده از لیزر 2000 واتی تک حالته برای برش فولاد ضد زنگ 1 میلی متری با قدرت کامل و فوکوس صفر، سرعت برش به دلیل تأثیر ابر پلاسما ایده آل نبود. هنگامی که قدرت برش به 1800 وات کاهش یافت، سرعت برش 50٪ افزایش یافت.

3. شکاف برش را به طور مناسب باز کنید. پهن کردن پوسته برش نه تنها کانال وسیع تری برای پراکندگی ابر پلاسما به سمت پایین فراهم می کند، که تاثیر ابر پلاسما بر برش را کاهش می دهد، بلکه به تسریع تخلیه سرباره در پوسته کمک می کند و اثر برش را افزایش می دهد.

4. ارتفاع برش را به طور مناسب کوتاه کنید. ارتفاع برش نه تنها مستقیماً ضخامت ابر پلاسما را بین نازل و سطح مواد فلزی تعیین می کند (هرچه فاصله کمتر باشد، ابر پلاسما نازکتر می شود)، بلکه هر چه به نازل برش نزدیکتر باشد، فشار بیشتر می شود. گاز برش خارج شده از مرکز نازل (شکل 2 را ببینید) افزایش فشار هوای برش به تسریع پراکندگی ابر پلاسما در زیر نازل کمک می کند و محافظ لیزر فرودی توسط ابر پلاسما را کاهش می دهد. بنابراین، با فرض اطمینان از ایمنی سر برش، هر چه فاصله زیر کمتر باشد، بهتر است.

5. از یک نازل برش مناسب استفاده کنید. یک نازل مناسب می تواند سرعت جریان گاز را بدون افزایش قطر نازل افزایش دهد و می تواند پراکندگی ابرهای پلاسمای فلزی را تسریع کند.

6. یک دستگاه دمنده جانبی و یک دستگاه خنک کننده نازل به سر برش اضافه کنید. دستگاه دمنده جانبی برای دمیدن بخشی از ابر پلاسما و کاهش تجمع ابر پلاسما در زیر نازل استفاده می شود. دستگاه خنک کننده نازل می تواند تأثیر حرارتی ابر پلاسما را بر روی نازل کاهش دهد و از تأثیرگذاری بر پارامترهای عملکرد خازنی نازل جلوگیری کند.

7. از تنظیم کننده ارتفاع خازنی با نرخ نمونه برداری بالا استفاده کنید. کنترل‌کننده ارتفاع خازنی با نرخ نمونه‌برداری بالا نه تنها می‌تواند دقت زیر را تضمین کند، بلکه با نظارت بر تغییرات در مقدار خازن، تغییرات ابر پلاسمایی زیر نازل را نیز تعیین می‌کند. با نظارت بر تغییرات ابر پلاسما، ماشین ابزار می تواند اقداماتی مانند کاهش سرعت، مکث و برش پالس را انجام دهد. برای کاهش تاثیر ابر پلاسما بر برش.