Millal valida laserlõikuse jaoks negatiivne fookus?

Laserlõikusmasina „negatiivne fookus“ (tuntud ka kui „alumine fookus“ või „plaadi sisemine fookus“) on laserkiire fookuse asendi reguleerimise esimene oluline protsess. Lihtsamalt öeldes viitab negatiivne fookus laserkiire fookuse seadmisele lõigatava materjali pinna alla. Negatiivse fookuse kasutamine põhineb peamiselt järgmistel põhimõtetel ja eesmärkidel: kui fookus on materjali sees, suureneb kiire täpi suurus materjali pinnal ja energiatihedus väheneb suhteliselt. See on aga teatud olukordades kasulik, kuna see loob laiema koonilise valgusraja, mis on kasulik:

1. Räbu väljalaskmine:Laiem sisselõige võimaldab abigaasidel (näiteks hapnikul ja lämmastikul) sulametalli tõhusamalt minema puhuda, et vältida räbu rippumist.

2. Saavuta parem sektsiooni kvaliteet:Paksemate materjalide puhul on võimalik saavutada vertikaalsem ja sujuvam lõikeosa.

3. Kaitske objektiivi:Teravustamine allapoole aitab vältida lõikamisel tekkivate pritsmete otsest tagasipööramist teravustamisläätsele.

Millal peaks kasutama negatiivset fookust (peamine rakendusstsenaarium)

1. Paksemate metallmaterjalide (eriti süsinikterase) lõikamine

• See on negatiivse fookuse kõige olulisem rakendusstsenaarium.
• Põhjus: Paksude plaatide lõikamisel on kogu paksuse sulatamiseks vaja pikemat energiatoimeaega. Negatiivse koksi kasutamine (tavaliselt 1/3 kuni 1/2 plaadi paksusest) võib laiendada sisselõike ülemise osa laiust, nii et hapnik (süsinikterase lõikamisel) pääseb sujuvalt sisselõike põhja, säilitades piisava oksüdatsiooni-eksotermilise reaktsiooni ja puhudes räbu sujuvalt minema. Positiivse fookuse või nullfookuse (fookus pinnale või kõrgemale) korral on sisselõike ülemine osa liiga kitsas, mis võib kergesti viia läbipaistmatu lõikeni põhjas, tugeva räbu jäämiseni ja ebatasase sektsioonini.
• Kogemuste viide: Süsinikterasest plaatide lõikamisel üle 6 mm on tavaliselt vaja hakata kasutama negatiivset koksi.
• Paksuse suurenedes peab vastavalt suurenema ka negatiivse fookuse hulk (materjali teravustamissügavus). Näiteks 20 mm süsinikterase lõikamisel võib fookuspunkti seada 3–5 mm pinnast allapoole.

2. Kvaliteetse lõikeosa taotlemine

• Kui isegi keskmise paksusega materjalide puhul on vertikaalsuse, sujuvuse ja räbuvabade lõikelõigete osas kõrged nõuded, võib õhuvoolu ja energiajaotuse optimeerimiseks kasutada kerget negatiivset fookust.

3. Perforatsioonioperatsiooni teostamisel

• Selleks, et perforatsiooni käigus tekkiv kõrge temperatuuriga räbuprits ei kahjustaks läätse, seatakse perforatsiooni puhul fookus tavaliselt negatiivsele fookusele (madala energiaga ja sügav asend) ning seejärel reguleeritakse fookus pärast perforatsiooni lõpetamist lõikamiseks vajalikule seadistusasendile.

Millal ei tohiks negatiivset fookust kasutada

1. Lõigatud lehtmaterjal (tavaliselt <3 mm)

• Põhjus: õhukeste plaatide lõikamine kiiruse ja täpsuse poole püüdlemisel. Nullfookuse või kergelt positiivse fookuse kasutamine võimaldab väikseimat täppi ja kõige kontsentreeritumat energiat, mille tulemuseks on kitsamad lõiked, suurem kiirus ja peenemad lõiked.

2. Ülitäpse täppistöötluse teostamisel

• Põhjus: Väikseima täpi suuruse ja suurima mõõtmete täpsuse tagamiseks seatakse fookus tavaliselt materjali pinnale (nullfookus).

3. Läikiva pinna saamiseks roostevaba terase lõikamisel lämmastikuga

• Põhjus: Roostevaba terase lämmastikuga lõikamisel kasutatakse materjali sulatamiseks laserenergiat ja seejärel puhutakse sula kõrgsurve lämmastikuga minema ilma hapnikuta. Vertikaalse, sileda ja mitteoksüdeerunud „heleda pinna“ lõikeefekti saavutamiseks kasutatakse tavaliselt nullfookust või kergelt positiivset fookust, et tagada energia kontsentratsioon ning kitsad ja korralikud pilud.

Kuidas määrata kindlaks parim negatiivse keskendumise kogus?

Fikseeritud väärtust pole ja parim fookusasend tuleb kindlaks määrata protsessi testimise teel ning seda mõjutavad järgmised tegurid:

• Materjali tüüp:Süsinikterasel, roostevabal terasel ja alumiiniumil on erinevad fookusstrateegiad.
• Materjali paksus:Mida suurem on paksus, seda suurem on tavaliselt negatiivse fookuse hulk.
• Lõikegaas:Hapniku- ja lämmastiklõikamisel on erinevad fookusstrateegiad.
• Laseri võimsus ja režiim:Erineva võimsuse ja kiirekvaliteediga (näiteks üherežiimilistel ja mitmerežiimilistel) masinatel on erinevad optimaalsed fookusasendid.

Levinud testimismeetod on:

1. Fookuse kalibreerimine:esmalt leidke materjali pinna „nullfookuse” asend (tavaliselt on masinal automaatne või käsitsi kalibreerimisprogramm).

2. Fookusproovi proovide tegemine:Sama võimsuse, kiiruse ja gaasirõhu all lõigake erinevatel fookuspositsioonidel sirgjooni või mustreid (näiteks 3 mm kuni -3 mm, üks samm iga 0,5 mm või 1 mm kohta).

3. Hindamise mõju:Jälgige sektsiooni kvaliteeti, vertikaalsust, räbu riputamise tingimusi, pilu laiust ja seda, kas iga lõike alumine osa on lõigatud.

4. Valige parim punkt:Põhjalik lõikekvaliteet, stabiilsus ja efektiivsus, valige protsessiparameetriteks parim fookusasend materjali paksuse all.

Kokkuvõte

Põhiprintsiip: konkreetne fookusasend sõltub alati materjalist, paksusest, masina võimsusest ja nõutavast kvaliteedist. Optimaalsed protsessiparameetrid tuleb saavutada välikatsete ja valideerimise teel.Töötamisel tutvuge kindlasti seadme tootja esitatud protsessiparameetrite käsiraamatuga ja täpsustage seda vastavalt tegelikule lõikeefektile.