Quand choisir une mise au point négative pour la découpe laser

La « mise au point négative » (également appelée « mise au point inférieure » ou « mise au point interne ») de la machine de découpe laser est un procédé essentiel pour ajuster la position du foyer laser. En termes simples, la mise au point négative consiste à positionner le foyer du laser sous la surface du matériau à découper. Son utilisation repose principalement sur les principes et objectifs suivants : lorsque le foyer est situé à l’intérieur du matériau, la taille du point focal à sa surface augmente et la densité d’énergie est relativement réduite. Ceci présente toutefois un avantage dans certaines situations, car il crée un trajet optique plus large et conique, ce qui est bénéfique.

1. Évacuation des scories :Une incision plus large permet aux gaz auxiliaires (tels que l'oxygène et l'azote) d'évacuer plus efficacement le métal en fusion afin d'éviter la formation de scories.

2. Améliorer la qualité des sections :Pour les matériaux plus épais, il permet d'obtenir une section de coupe plus verticale et plus lisse.

3. Protégez l'objectif :La mise au point vers le bas permet d'éviter que les projections générées par la découpe ne rebondissent directement sur la lentille de mise au point.

Quand faut-il utiliser la focalisation négative (scénario d'application principal)

1. Découpe de matériaux métalliques épais (en particulier l'acier au carbone)

• Il s'agit du scénario d'application le plus important de la focalisation négative.
• Raison : Lors de la découpe de tôles épaisses, un temps d’action énergétique plus long est nécessaire pour fondre toute l’épaisseur. L’utilisation d’un flux de coke négatif (généralement de 1/3 à 1/2 de l’épaisseur de la tôle) permet d’élargir la partie supérieure de la coupe, facilitant ainsi la pénétration de l’oxygène (lors de la découpe d’acier au carbone) au fond de la coupe. Ceci assure une réaction d’oxydation exothermique suffisante et une évacuation efficace du laitier. En revanche, avec un flux positif ou nul (focalisation en surface ou au-dessus), la partie supérieure de la coupe est trop étroite, ce qui peut entraîner une coupe opaque au fond, d’importants dépôts de laitier et une finition rugueuse.
• Référence empirique : Lors de la découpe de plaques d'acier au carbone de plus de 6 mm, il est généralement nécessaire de commencer à utiliser du coke négatif.
• Plus l'épaisseur augmente, plus la profondeur de champ négative (la profondeur de champ dans le matériau) doit être importante. Par exemple, pour la découpe d'acier au carbone de 20 mm d'épaisseur, le point focal peut être placé entre 3 et 5 mm sous la surface.

2. La recherche d'une section de coupe de haute qualité

• Lorsque les exigences en matière de verticalité, de régularité et de sections de coupe sans scories sont élevées, même pour des matériaux d'épaisseur moyenne, une légère focalisation négative peut être utilisée pour optimiser le flux d'air et la distribution d'énergie.

3. Lors de l'opération de perforation

• Afin d'éviter que les projections de scories à haute température générées lors de la perforation n'endommagent la lentille, la mise au point est généralement réglée sur une mise au point négative pour la perforation (faible énergie et position profonde), puis la mise au point est ajustée à la position de réglage requise pour la découpe une fois la perforation terminée.

Quand il ne faut pas se concentrer sur les aspects négatifs

1. Découper le matériau en feuille (généralement <3 mm)

• Raison : la découpe de tôles fines exige rapidité et précision. L’utilisation d’une mise au point nulle ou légèrement positive permet d’obtenir un point focal minimal et une énergie maximale concentrée, ce qui se traduit par des traits de scie plus étroits, des vitesses de coupe plus élevées et des découpes plus fines.

2. Lors de l'usinage de haute précision

• La raison : afin de garantir la plus petite taille de point et la plus grande précision dimensionnelle, la mise au point est généralement effectuée sur la surface du matériau (mise au point zéro).

3. Lors de l'utilisation d'azote pour la découpe de l'acier inoxydable afin d'obtenir une surface brillante

• Explication : La découpe de l’acier inoxydable à l’azote repose sur l’énergie laser pour faire fondre le matériau, puis sur l’utilisation d’azote à haute pression pour évacuer le matériau fondu sans réaction avec l’oxygène. Afin d’obtenir une coupe verticale, lisse et non oxydée, avec une « surface brillante », on utilise généralement une focalisation nulle ou légèrement positive pour garantir la concentration de l’énergie et des fentes étroites et nettes.

Comment déterminer le niveau optimal de concentration négative ?

Il n'existe pas de valeur fixe, et la meilleure position de focalisation doit être déterminée par des tests de processus et est influencée par les facteurs suivants :

• Type de matériau :L'acier au carbone, l'acier inoxydable et l'aluminium ont des stratégies de focalisation différentes.
• Épaisseur du matériau :Plus l'épaisseur est importante, plus la zone de focalisation négative est généralement grande.
• Réduction du gaz :La découpe à l'oxygène et la découpe à l'azote ont des stratégies de ciblage différentes.
• Puissance et mode du laser :Les appareils de puissance et de qualité de faisceau différentes (par exemple, monomodes ou multimodes) ont des positions de mise au point optimales différentes.

La méthode de test courante est :

1. Calibrage de la mise au point :Commencez par trouver la position de « mise au point zéro » de la surface du matériau (généralement, la machine dispose d'un programme d'étalonnage automatique ou manuel).

2. Création d'échantillons pour les tests ciblés :sous la même puissance, vitesse et pression de gaz, découpez une série de lignes droites ou de motifs à différentes positions de mise au point (par exemple, de 3 mm à -3 mm, un pas tous les 0,5 mm ou 1 mm).

3. Effet de l'évaluation :observer la qualité de la section, la verticalité, l'état de la suspension des scories, la largeur de la fente et vérifier si le fond de chaque coupe est coupé.

4. Sélectionnez le meilleur point :Qualité de coupe optimale, stabilité et efficacité ; sélectionnez la meilleure position de mise au point en fonction de l'épaisseur du matériau.

Résumé

Principe fondamental : La position de focalisation précise dépend toujours du matériau, de l’épaisseur, de la puissance de la machine et de la qualité requise. Les paramètres de processus optimaux doivent être obtenus par des essais et une validation sur le terrain.Lors de l'utilisation, veillez à vous référer au manuel des paramètres de processus fourni par le fabricant de l'équipement et à l'ajuster en fonction de l'effet de coupe réel.