Wann sollte man beim Laserschneiden den Negativfokus wählen?

Die „negative Fokussierung“ (auch bekannt als „unterer Fokus“ oder „Fokus innerhalb der Platte“) der Laserschneidmaschine ist der wichtigste Schritt zur Einstellung der Laserfokusposition. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet negative Fokussierung, dass der Fokus des Lasers unterhalb der Oberfläche des zu schneidenden Materials eingestellt wird. Die Verwendung der negativen Fokussierung basiert hauptsächlich auf folgenden Prinzipien und Zwecken: Liegt der Fokus innerhalb des Materials, vergrößert sich der Strahlfleck an der Materialoberfläche, und die Energiedichte verringert sich relativ. Dies ist jedoch in bestimmten Situationen vorteilhaft, da dadurch ein breiterer, sich verjüngender Lichtweg entsteht, was folgende Vorteile bietet:

1. Abfuhr der Schlacke:Durch einen breiteren Einschnitt können Hilfsgase (wie Sauerstoff und Stickstoff) das geschmolzene Metall effektiver wegblasen, um ein Anhaften der Schlacke zu verhindern.

2. Bessere Schnittqualität erzielen:Bei dickeren Materialien lässt sich ein vertikalerer und gleichmäßigerer Schnittquerschnitt erzielen.

3. Schützen Sie die Linse:Durch das Absenken des Fokus kann verhindert werden, dass die beim Schneiden entstehenden Spritzer direkt auf die Fokussierlinse zurückprallen.

Wann sollte man den negativen Fokus verwenden (Hauptanwendungsszenario)?

1. Schneiden dickerer Metallwerkstoffe (insbesondere Kohlenstoffstahl)

• Dies ist das wichtigste Anwendungsszenario des negativen Fokus.
• Grund: Beim Schneiden dicker Bleche ist eine längere Energieeinwirkungszeit erforderlich, um die gesamte Dicke aufzuschmelzen. Durch die Verwendung von Unterkoks (üblicherweise 1/3 bis 1/2 der Blechdicke) kann die Schnittbreite im oberen Bereich vergrößert werden. Dadurch kann Sauerstoff (beim Schneiden von Kohlenstoffstahl) ungehindert in den Schnittboden eindringen, eine ausreichende exotherme Oxidationsreaktion aufrechterhalten und die Schlacke gleichmäßig abführen. Bei Verwendung von Ober- oder Unterkoks (Fokus auf der Oberfläche oder darüber) ist der Schnitt im oberen Bereich zu schmal, was leicht zu undurchsichtigem Schnitt im unteren Bereich, starkem Schlackenüberschuss und rauer Schnittfläche führen kann.
• Erfahrungshinweis: Beim Schneiden von Kohlenstoffstahlplatten mit einer Dicke von über 6 mm ist es üblicherweise notwendig, mit negativem Koks zu beginnen.
• Mit zunehmender Materialstärke muss auch die Schärfentiefe (der negative Fokus) entsprechend erhöht werden. Beim Schneiden von 20 mm Kohlenstoffstahl beispielsweise sollte der Fokuspunkt 3–5 mm unter der Oberfläche liegen.

2. Das Streben nach qualitativ hochwertigem Schneidbereich

• Wenn hohe Anforderungen an Vertikalität, Glätte und schlackenfreie Schnittflächen gestellt werden, kann auch bei Materialien mittlerer Dicke ein leichter negativer Fokus eingesetzt werden, um den Luftstrom und die Energieverteilung zu optimieren.

3. Bei der Durchführung der Perforationsoperation

• Um zu verhindern, dass die beim Perforieren entstehenden heißen Schlackenspritzer die Linse beschädigen, wird der Fokus für die Perforation üblicherweise auf negativen Fokus (niedrige Energie und tiefe Position) eingestellt und anschließend nach Abschluss der Perforation auf die für das Schneiden erforderliche Position eingestellt.

Wann man den negativen Fokus nicht nutzen sollte

1. Plattenmaterial zuschneiden (üblicherweise <3 mm)

• Grund: Beim Schneiden dünner Bleche geht es um Geschwindigkeit und Präzision. Die Verwendung von Nullfokus oder leichtem positivem Fokus ermöglicht einen minimalen Fokuspunkt und eine maximale Energiekonzentration, was zu schmaleren Schnittfugen, höheren Schnittgeschwindigkeiten und feineren Schnitten führt.

2. Bei der Durchführung von hochpräzisen Bearbeitungen

• Der Grund: Um eine möglichst kleine Spotgröße und eine hohe Maßgenauigkeit zu gewährleisten, wird der Fokus üblicherweise auf die Oberfläche des Materials eingestellt (Nullpunkt).

3. Beim Schneiden von Edelstahl mit Stickstoff, um eine blanke Oberfläche zu erhalten.

• Grund: Beim Stickstoffschneiden von Edelstahl wird das Material mithilfe von Laserenergie aufgeschmolzen. Anschließend wird die Schmelze mit Stickstoff unter hohem Druck abgeführt, ohne dass eine Sauerstoffreaktion stattfindet. Um eine vertikale, glatte und oxidationsfreie Schnittfläche zu erzielen, wird üblicherweise ein Fokus auf Null oder ein leicht positiver Fokus verwendet, um die Energiekonzentration und schmale, saubere Schnitte zu gewährleisten.

Wie lässt sich das optimale Maß an negativer Fokussierung bestimmen?

Es gibt keinen festen Wert, und die optimale Fokusposition muss durch Prozesstests ermittelt werden und wird von folgenden Faktoren beeinflusst:

• Materialart:Kohlenstoffstahl, Edelstahl und Aluminium erfordern unterschiedliche Fokusstrategien.
• Materialstärke:Je größer die Dicke, desto größer ist in der Regel auch der negative Fokus.
• Schneidgas:Sauerstoffschneiden und Stickstoffschneiden erfordern unterschiedliche Fokusstrategien.
• Laserleistung und -modus:Geräte mit unterschiedlicher Leistung und Strahlqualität (z. B. Singlemode- vs. Multimode-Geräte) haben unterschiedliche optimale Fokuspositionen.

Die gängige Testmethode ist:

1. Fokuskalibrierung:Zuerst muss die „Nullpunkt“-Position der Materialoberfläche ermittelt werden (normalerweise verfügt die Maschine über ein automatisches oder manuelles Kalibrierungsprogramm).

2. Erstellung von Fokusgruppen-Testmustern:Bei gleicher Leistung, Geschwindigkeit und gleichem Gasdruck werden eine Reihe gerader Linien oder Muster an verschiedenen Fokuspositionen geschnitten (z. B. von 3 mm bis -3 mm, ein Schritt pro 0,5 mm oder 1 mm).

3. Bewertungseffekt:Achten Sie auf die Qualität des Schnittprofils, die Vertikalität, den Zustand der Schlacke, die Schlitzbreite und darauf, ob der Boden jedes Schnitts abgeschnitten ist.

4. Wählen Sie den besten Punkt:Umfassende Schnittqualität, Stabilität und Effizienz; Auswahl der optimalen Fokusposition als Prozessparameter unter Berücksichtigung der Materialdicke.

Zusammenfassung

Grundprinzip: Die spezifische Fokusposition ist stets abhängig von Material, Dicke, Maschinenleistung und geforderter Qualität. Optimale Prozessparameter müssen durch Feldversuche und Validierung ermittelt werden.Beachten Sie bei der Bedienung unbedingt die vom Gerätehersteller bereitgestellte Prozessparameter-Anleitung und passen Sie diese in Kombination mit dem tatsächlichen Schneidergebnis an.