Kdy zvolit negativní ohnisko pro řezání laserem

„Negativní zaostření“ (také známé jako „nižší zaostření“ nebo „zaostření uvnitř desky“) laserového řezacího stroje je jedním z důležitých procesů pro nastavení polohy laserového zaostření. Jednoduše řečeno, negativní zaostření znamená nastavení zaostření laseru pod povrch řezaného materiálu. Použití negativního zaostření je založeno hlavně na následujících principech a účelech: Když je zaostření uvnitř materiálu, velikost bodu paprsku na povrchu materiálu se zvětší a hustota energie se relativně sníží. To je však v určitých situacích výhodné, protože vytváří širší zúženou dráhu světla, což je prospěšné:

1. Vypouštění strusky:Širší řez umožňuje pomocným plynům (jako je kyslík a dusík) efektivněji odfouknout roztavený kov, aby se zabránilo zachycování strusky.

2. Získejte lepší kvalitu sekcí:U silnějších materiálů lze dosáhnout svislejší a hladší řezné části.

3. Chraňte objektiv:Zaostření dolů může zabránit tomu, aby se rozstříkající voda vznikající při řezání odrážela přímo od zaostřovací čočky.

Kdy byste měli použít negativní zaměření (hlavní scénář aplikace)

1. Řezání silnějších kovových materiálů (zejména uhlíkové oceli)

• Toto je nejdůležitější scénář aplikace negativního zaměření.
• Důvod: Při řezání silných plechů je k roztavení celé tloušťky zapotřebí delší doba působení energie. Použití negativního koksu (obvykle 1/3 až 1/2 tloušťky plechu) může zvětšit šířku horní části řezu, takže kyslík (při řezání uhlíkové oceli) může plynule pronikat do spodní části řezu, udržovat dostatečnou oxidačně-exotermickou reakci a plynule odfouknout strusku. Pokud použijete pozitivní nebo nulové zaostření (zaostření na povrch nebo nad ním), horní část řezu bude příliš úzká, což snadno povede k neprůhlednému řezu ve spodní části, silnému zachycení strusky a drsnému řezu.
• Zkušenosti: Při řezání plechů z uhlíkové oceli o tloušťce nad 6 mm je obvykle nutné začít s negativním koksem.
• S rostoucí tloušťkou se musí odpovídajícím způsobem zvyšovat i míra negativního zaostření (hloubka zaostření v materiálu). Například při řezání 20mm uhlíkové oceli může být ohnisko umístěno 3–5 mm pod povrchem.

2. Snaha o vysoce kvalitní řeznou sekci

• Pokud jsou kladeny vysoké požadavky na svislost, hladkost a bezstruskové řezné úseky, a to i u materiálů střední tloušťky, lze pro optimalizaci proudění vzduchu a distribuce energie použít mírné negativní zaostření.

3. Při provádění perforace

• Aby se zabránilo poškození čočky rozstřikem strusky o vysoké teplotě, který vzniká během perforace, zaostření se obvykle nastaví na negativní zaostření pro perforaci (nízká energie a hluboká poloha) a poté se zaostření upraví do polohy potřebné pro řezání po dokončení perforace.

Kdy byste neměli používat negativní zaměření

1. Řezaný plechový materiál (obvykle <3 mm)

• Důvod: řezání tenkých plechů ve snaze o rychlost a přesnost. Použití nulového nebo mírně pozitivního zaostření umožňuje dosáhnout nejmenšího bodu a nejkoncentrovanější energie, což má za následek užší řezné spáry, vyšší rychlosti a jemnější řezy.

2. Při provádění vysoce přesného obrábění

• Důvod: Aby byla zajištěna co nejmenší velikost bodu a nejvyšší rozměrová přesnost, je zaostření obvykle nastaveno na povrch materiálu (nulové zaostření).

3. Při řezání nerezové oceli dusíkem pro dosažení lesklého povrchu

• Důvod: Řezání nerezové oceli dusíkem se spoléhá na laserovou energii k roztavení materiálu a následné odfouknutí taveniny dusíkem pod vysokým tlakem bez reakce s kyslíkem. Pro dosažení vertikálního, hladkého a neoxidovaného řezného efektu „lesklého povrchu“ se obvykle používá nulové nebo mírné pozitivní zaostření, které zajišťuje koncentraci energie a úzké a úhledné štěrbiny.

Jak určit nejlepší míru negativního zaměření?

Neexistuje žádná pevná hodnota a nejlepší poloha zaostření musí být určena procesním testováním a je ovlivněna následujícími faktory:

• Typ materiálu:uhlíková ocel, nerezová ocel a hliník mají různé strategie zaostřování.
• Tloušťka materiálu:čím větší tloušťka, tím obvykle větší množství negativního zaostření.
• Řezný plyn:Řezání kyslíkem a řezání dusíkem mají odlišné strategie zaostřování.
• Výkon a režim laseru:Zařízení s různým výkonem a kvalitou paprsku (například s jedním režimem a více režimy) mají různé optimální polohy zaostření.

Běžná zkušební metoda je:

1. Kalibrace zaostření:nejprve najděte polohu „nulového zaostření“ povrchu materiálu (stroj má obvykle automatický nebo manuální kalibrační program).

2. Vytvoření vzorků pro testování zaostření:při stejném výkonu, rychlosti a tlaku plynu vyřízněte sérii přímých čar nebo vzorů v různých polohách zaostření (například od 3 mm do -3 mm, jeden krok na 0,5 mm nebo 1 mm).

3. Vliv hodnocení:Sledujte kvalitu řezu, svislost, stav zavěšení strusky, šířku štěrbiny a to, zda je spodní část každého řezu proříznuta.

4. Vyberte nejlepší bod:komplexní kvalita řezu, stabilita a efektivita, vyberte nejlepší polohu zaostření jako procesní parametry pod tloušťkou materiálu.

Shrnutí

Základní princip: Konkrétní poloha ohniska je vždy funkcí materiálu, tloušťky, výkonu stroje a požadované kvality. Optimální procesní parametry musí být získány pomocí terénních testů a validace.Při provozu se nezapomeňte řídit manuálem s procesními parametry od výrobce zařízení a jemně je dolaďte v kombinaci se skutečným řezným účinkem.