[发明专利]在使用仿真程序的情况下确定激光切割工艺的切割结果的方法

摘要

本申请涉及一种用于确定激光切割工艺的切割结果的方法，该切割结果依据沿着切割面构造固化脊和/或在切割面的下边缘上形成毛刺而被评估，其中在仿真程序中提供了虚拟激光切割机，所述虚拟激光切割机可以以来自参数空间P的值P0的集合运行。在步骤a）中，参数集合P0被输入（103）到虚拟切割机中，接着在步骤b）中，在虚拟工件中产生断面，其方式是由具有起始值和边界值的偏微分方程式计算在切割物前部的顶点上的熔融物前部的位置和熔膜厚度根据切割深度和时间的时间演化，以及接着在步骤c）中，通过将吸收物前部的时间变化过程投影到切割面上来给出切割面上的脊幅度的空间分布和/或根据熔膜厚度的时间变化过程和在切割面的下边缘上的流出速度来计算毛刺的空间分布，并且在步骤d）中针对进一步分析提供（104）虚拟的切割结果。

主权项

1.一种用于确定激光切割工艺的切割结果的方法，该切割结果依据沿着切割面构造固化脊和/或在切割面的下边缘上形成毛刺而被评估，其中，在仿真程序中提供了虚拟激光切割机，所述虚拟激光切割机能以来自参数空间P的值P₀的集合而虚拟运行，其中参数空间P通过下式来限定：P=(λ_激光,I₀(t),f(x,z,t),s(x,z,t),p(x,z,t),P_g(x,z,t),τ_g(x,z,t),v₀(t),d,P_材料)，其中，P_材料=(ρ_s,c_ps,λ_s,ρ,c_p,λ,H_m,H_v,T_m,T_v,η,σ,n_cs,n_c),其中，λ_激光标识激光辐射的波长，I₀(t)标识激光辐射的随着时间变化的强度的最大值，f(x,z,t)标识激光辐射的强度的随着时间变化的空间分布，s(x,z,t)标识激光辐射的方向的随着时间变化的空间分布，p(x,z,t)标识激光辐射的偏振状态的随着时间变化的空间分布，P_g(x,z,t)标识切割气体的随着时间变化的压力，τ_g(x,z,t)标识切割气体的随着时间变化的切应力，v₀(t)标识随着时间变化的进给速度，所述进给速度被限定为在激光束轴线与工件之间的相对速度，d标识待切割的材料的板厚，ρ_s标识处于固态的待切割的材料的密度，c_ps标识处于固态的材料的比导热率，λ_s标识处于固态的材料的热导率，ρ标识熔融物的密度，c_p标识熔融物的比导热率，λ标识熔融物的热导率，H_m标识待切割的材料的熔融焓，H_v标识待切割的材料的蒸发焓，T_m标识待切割的材料的熔融温度，T_v标识待切割的材料的蒸发温度，η标识熔融物的动力粘度，σ标识熔融物的表面张力，n_cs标识处于固态的材料的复折射率，n_c标识熔融物的复折射率，并且其中，x标识在激光束轴线与材料之间的相对运动的方向上的坐标，以及z标识垂直于材料上侧的坐标，以及t标识时间，以及其中在步骤a）中，针对仿真程序的流程，参数集合P₀被输入到虚拟切割机中，以及接着在步骤b）中，在利用虚拟切割机进行的虚拟切割过程中，在虚拟工件中产生切割，其方式是在切割物前部的顶点处的熔融物前部的熔膜厚度h=h（z，t）和位置M=M（z，t）根据切割深度z（0<z<d，d为板厚）和时间t的时间演化由被归一化到v₀上的偏微分方程式DGL针对所给予的来自P的参数集合P₀而被计算：其中，所述偏微分方程式DGL具有起始值和边界值h(z,t=0)=h₀(z),M(z,t=0)=M₀(z)h(z=0,t)=0,M(z=0,t)=m₀(t;P₀)其中，h₀(z)和M₀(z)标识任意的起始分布，m₀(t;P₀)标识切割物前部的上边缘的位置，v_p=v_p(z,t)标识熔融物前部的速度，v_s=G(z,t;h,P₀)标识熔融物的表面上的流动速度，以及D(z,t;h,P₀)标识熔膜动力的衰减，以及接着在步骤c）中，通过将吸收物前部的限定为位置M(z,t)-h(z,t)的时间变化过程投影到切割面上来给出切割面上的脊幅度的空间分布R（x，z），其中所述切割面具有通过进给速度v₀确定的将t映射到x上的传递函数，和/或，根据在切割面的下边缘上的熔膜厚度的时间变化过程h（z=d，t）和流出速度的时间变化过程G(z=d,t;h(z=d,t),P₀)来计算切割面的下边缘上的毛刺的空间分布B（x），以及在步骤d）中，为进一步的分析提供了虚拟的切割结果，所述虚拟的切割结果包括R（x,z）和/或B（x）。