Quando scegliere la messa a fuoco negativa per il taglio laser

La “messa a fuoco negativa” (nota anche come “messa a fuoco inferiore” o “messa a fuoco all'interno della piastra”) della macchina per il taglio laser è il processo fondamentale per regolare la posizione di messa a fuoco del laser. In parole semplici, la messa a fuoco negativa si riferisce all'impostazione della messa a fuoco del laser al di sotto della superficie del materiale da tagliare. L'utilizzo della messa a fuoco negativa si basa principalmente sui seguenti principi e scopi: quando la messa a fuoco è all'interno del materiale, la dimensione del punto del raggio sulla superficie del materiale aumenta e la densità di energia si riduce relativamente. Tuttavia, questo è vantaggioso in determinate situazioni perché crea un percorso ottico conico più ampio, che risulta benefico:

1. Scarico delle scorie:Un'incisione più ampia consente ai gas ausiliari (come ossigeno e azoto) di rimuovere il metallo fuso in modo più efficace, impedendo la formazione di scorie.

2. Migliorare la qualità della sezione:Per materiali più spessi, è possibile ottenere una sezione di taglio più verticale e uniforme.

3. Proteggere l'obiettivo:La messa a fuoco verso il basso può impedire che gli schizzi generati dal taglio rimbalzino direttamente sulla lente di messa a fuoco.

Quando è opportuno utilizzare la messa a fuoco negativa (scenario applicativo principale)?

1. Taglio di materiali metallici più spessi (specialmente acciaio al carbonio)

• Questo è lo scenario applicativo più importante della messa a fuoco negativa.
• Motivazione: Quando si tagliano lamiere spesse, è necessario un tempo di azione energetica più lungo per fondere l'intero spessore. L'uso di una concentrazione di coke negativa (di solito da 1/3 a 1/2 dello spessore della lamiera) può ampliare la larghezza della parte superiore dell'incisione, in modo che l'ossigeno (quando si taglia l'acciaio al carbonio) possa entrare agevolmente nella parte inferiore dell'incisione, mantenere una sufficiente reazione esotermica di ossidazione e rimuovere agevolmente la scoria. Se si utilizza una concentrazione positiva o zero (con concentrazione sulla superficie o sopra), la parte superiore dell'incisione è troppo stretta, il che può facilmente portare a un taglio opaco nella parte inferiore, a un eccessivo ristagno di scoria e a una sezione irregolare.
• Riferimento empirico: Quando si tagliano lamiere di acciaio al carbonio di spessore superiore a 6 mm, di solito è necessario iniziare utilizzando coke negativo.
• All'aumentare dello spessore, la profondità di fuoco negativa (la profondità di messa a fuoco nel materiale) deve aumentare di conseguenza. Ad esempio, per tagliare acciaio al carbonio da 20 mm, il punto focale può essere impostato a 3-5 mm al di sotto della superficie.

2. La ricerca di una sezione di taglio di alta qualità

• Quando sono richiesti elevati livelli di verticalità, levigatezza e sezioni di taglio prive di scorie, anche per materiali di medio spessore, è possibile utilizzare una leggera focalizzazione negativa per ottimizzare il flusso d'aria e la distribuzione dell'energia.

3. Quando si esegue un'operazione di perforazione

• Per evitare che gli schizzi di scorie ad alta temperatura generati durante la perforazione danneggino la lente, la messa a fuoco viene solitamente impostata su un valore negativo per la perforazione (bassa energia e posizione profonda), e successivamente regolata sulla posizione di impostazione necessaria per il taglio al termine della perforazione.

Quando non dovresti usare la messa a fuoco negativa

1. Tagliare il materiale in fogli (di solito <3 mm)

• Motivazione: taglio di lamiere sottili, ricerca di velocità e precisione. L'utilizzo di una messa a fuoco zero o leggermente positiva consente di ottenere un punto di taglio più piccolo e un'energia più concentrata, con conseguenti tagli più stretti, velocità maggiori e risultati più precisi.

2. Quando si esegue una lavorazione di precisione ad alta precisione

• Il motivo: per garantire la minima dimensione del punto e la massima precisione dimensionale, la messa a fuoco viene solitamente impostata sulla superficie del materiale (messa a fuoco zero).

3. Quando si utilizza l'azoto per tagliare l'acciaio inossidabile per ottenere una superficie brillante

• Motivazione: Il taglio dell'acciaio inossidabile con azoto si basa sull'energia laser per fondere il materiale, e successivamente utilizza azoto ad alta pressione per rimuovere il materiale fuso senza reazione con l'ossigeno. Per ottenere un taglio verticale, liscio e con una "superficie lucida" non ossidata, si utilizza solitamente una messa a fuoco zero o leggermente positiva per garantire la concentrazione dell'energia e tagli stretti e precisi.

Come determinare la quantità ottimale di focalizzazione negativa?

Non esiste un valore fisso e la posizione di messa a fuoco ottimale deve essere determinata attraverso test di processo ed è influenzata dai seguenti fattori:

• Tipo di materiale:L'acciaio al carbonio, l'acciaio inossidabile e l'alluminio hanno strategie di focalizzazione diverse.
• Spessore del materiale:Maggiore è lo spessore, maggiore è solitamente la quantità di fuoco negativo.
• Gas da taglio:Il taglio con ossigeno e il taglio con azoto utilizzano strategie di focalizzazione differenti.
• Potenza e modalità del laser:Le apparecchiature con diversa potenza e qualità del fascio (ad esempio, monomodali rispetto a multimodali) hanno diverse posizioni di messa a fuoco ottimali.

Il metodo di prova più comune è:

1. Calibrazione della messa a fuoco:Innanzitutto, individua la posizione di "fuoco zero" della superficie del materiale (di solito la macchina dispone di un programma di calibrazione automatico o manuale).

2. Preparazione dei campioni per i focus group:Mantenendo la stessa potenza, velocità e pressione del gas, tagliare una serie di linee rette o motivi a diverse posizioni di messa a fuoco (ad esempio, da 3 mm a -3 mm, un passo ogni 0,5 mm o 1 mm).

3. Effetto della valutazione:Osservare la qualità della sezione, la verticalità, le condizioni di sospensione delle scorie, la larghezza della fessura e se il fondo di ogni taglio è tagliato.

4. Seleziona il punto migliore:Qualità di taglio completa, stabilità ed efficienza, selezione della migliore posizione di messa a fuoco come parametri di processo in base allo spessore del materiale.

Riepilogo

Principio fondamentale: la posizione di messa a fuoco specifica dipende sempre dal materiale, dallo spessore, dalla potenza della macchina e dalla qualità richiesta. I parametri di processo ottimali devono essere ottenuti tramite prove e validazioni sul campo.Durante il funzionamento, assicurarsi di consultare il manuale dei parametri di processo fornito dal produttore dell'apparecchiatura e di regolarli con precisione in base al risultato di taglio effettivo.