הקשר בין מיקוד חיתוך לייזר וקרשים

למיקום המוקד בחיתוך לייזר יש קשר ישיר ודטרמיניסטי עם היווצרות קוצים.בקיצור, מיקום המוקד משפיע ישירות על פיזור האנרגיה של הקרן בתוך החומר, ובכך קובע את איכות החריץ, את יעילות פליטת החומר המותך, והאם בסופו של דבר נוצרים קוצים.הקשרים מפורטים להלן.

עיקרון בסיסי: כיצד מיקום המוקד משפיע על תהליך החיתוך

עקרון החיתוך בלייזר הוא להקרין את חומר העבודה בקרן לייזר בעלת צפיפות אנרגיה גבוהה, מה שגורם לו להימס או להתאדות במהירות, בעוד ש...辅助גז (כגון חמצן או חנקן) נושף את החומר המותך ויוצר את החיתוך.

מיקוד: הנקודה שבה אנרגיית קרן הלייזר מרוכזת ביותר וגודל הנקודה שלה הוא הקטן ביותר.

מיקום מיקוד: מתייחס למיקום נקודת המוקד ביחס לפני השטח של חומר העבודה. הוא מחולק לשלושה מצבים:

1. דפוקוס חיובי: נקודת המוקד ממוקמת מעל פני חומר העבודה.

2. דפוקוס שלילי: נקודת המוקד ממוקמת מתחת לפני השטח של חומר העבודה.

3. אפס דה-פוקוס: נקודת המוקד נמצאת בדיוק על פני חומר העבודה.

קשר ספציפי בין מיקום המיקוד לבין ברר

אופי הלהב הוא שהחומר הנמס שנותר, שלא נושף לחלוטין, מתמצק מחדש בתחתית החיתוך. מיקום המיקוד משפיע על הלהב בעיקר על ידי השפעה על צורת החיתוך וכוח זרימת האוויר.

1. אינו בפוקוס (פוקוס על חומר העבודה)

• פיזור אנרגיה: לאחר שהקרן נכנסת לחומר, היא מתפצלת, וצפיפות האנרגיה יורדת בהדרגה מלמעלה למטה. האנרגיה חזקה ביותר על פני השטח העליונים וחלשה ביותר על פני השטח התחתונים.
• צורת החתך: קל ליצור חתך בצורת V עם חלק עליון רחב ותחתון צר.

השפעה על בורר:

• עקב חוסר אנרגיה בתחתית, לא ניתן להמיס או לגזיז את תחתית החומר לחלוטין.
• קצב הזרימה של גז העזר מואץ בתחתית הצרה, אך ייתכן שכוח הנשיפה לא יספיק כדי להסיר לחלוטין ולנשוף את הצמיגות.

תוצאות: קל לייצר מספר רב של קוצים עקשניים על המשטח התחתון. זוהי אחת הסיבות הנפוצות ביותר לקוצצים.

2. דפוקוס שלילי (פוקוס מתחת לחומר העבודה)

• פיזור אנרגיה; הקרן מתכנסת בתוך החומר, וצפיפות האנרגיה מגיעה לשיא בחלק האמצעי או התחתון של החומר.
• צורת חתך: קל ליצור חתך בצורת תוף במותניים עם חלק עליון ותחתון צרים וחלק אמצעי רחב.

השפעה על בורר:

• היתרון הוא שהאנרגיה התחתונה אינה מספקת וניתן להמיס את החומר בצורה יסודית יותר.
• עם זאת, מרכז החתך הוא הרחב ביותר, דבר שעלול לגרום לזרימת האוויר להתפשט כאן ולהחליש את עוצמת הנשיפה בעת ההגעה לתחתית.
• אם הפרמטרים אינם תואמים כראוי, ייתכן שהמסה עדיין תידבק לתחתית עקב שורה לא נקייה.

תוצאות: בהשוואה לדה-פוקוס חיובי, מצב הקוצים ישתפר, אך עדיין עשויה להיווצר כמות קטנה של קוצים רכים. לחיתוך לוחות עבים, לעיתים משתמשים בדה-פוקוס שלילי כדי להבטיח חיתוך של החלק התחתון.

3. אפס דה-פוקוס או מיקוד מיטבי (מיקוד על פני השטח של חומר העבודה או עומק מסוים)

• פיזור אנרגיה: אזור האנרגיה המרוכז ביותר ממוקם על פני חומר העבודה, וזהו האזור הטוב ביותר לחיתוך לוחות דקים. עבור לוחות עבים, נדרש בדרך כלל מיקום "מיקוד מיטבי", כלומר, המיקוד נכנס לעומק מסוים בתוך החומר (לדוגמה, 1/3 מעובי הלוח) כדי לאזן את האנרגיה העליונה והתחתונה.
• צורת החתך: החתך האנכי והמקביל האידיאלי ביותר.

השפעה על בורר:

• פיזור האנרגיה בכל אזור החתך אחיד יחסית, והחומר יכול להיות נמס ברציפות וביציבות.
• החתכים המקבילים מספקים מעבר חלק לגז העזר, שיכול לשאת מספיק אנרגיה קינטית כדי לפרוק בצורה חלקה את ההיתוך מהתחתית.

תוצאה: זהו המצב הטוב ביותר להשגת חוסר חריצים או מעט מאוד חריצים חריצים. התערובת הותכה הוסרה "בצורה נקייה" ללא שאריות.

סיכום ואנלוגיה

אפשר להבין את זה כך:

• לא בפוקוס: כמו "אזמל קהה", החלק העליון קשה מאוד, אבל התחתון משעמם, יכול רק "לשפשף" את החומר, ומשאיר מחוספס.
• דפוקוס שלילי: כמו "פיצוץ" בתוך החומר, למרות שהוא יכול להתפוצץ, היציאה עשויה לא להיות מסודרת ותוציא קצת פסולת.
• מיקוד מיטבי: כמו "סכין מנתחים חדה", חתוך בקפידה מלמעלה למטה, נקי ומסודר.

מדריך תרגול: כיצד להתאים את המיקוד על סמך תקלות

בפעולה בפועל, אם מתגלים קוצים, יש לבצע את השלבים הבאים כדי לבדוק ולכוונן:

1. שימו לב לצורת הקרשים:

• יש הרבה גרגירים קשים וגרגיריים בתחתית: סביר להניח שהתחתית לא נחתכת עקב חוסר מיקוד (המיקוד גבוה מדי) או עוצמה לא מספקת/מהירות גבוהה מדי. יש לכוון את המיקוד כלפי מטה.
• יש כמות קטנה של גרגירים רזים ודמויי זקן שנופלים בקלות בתחתית: ייתכן שמדובר בדיפוקוס שלילי (הפוקוס נמוך מדי) או לחץ גז לא מספיק/גז לא טהור שגורמים לכך שהחלקיק המותך לא ייפול החוצה. ניתן לנסות לכוונן את הפוקוס כלפי מעלה ולבדוק את פרמטרי הגז.

2. כיול ובדיקה של המיקוד:

• השתמש במכשיר כיוון פוקוס כדי לקבוע במדויק את מיקום האפס של המיקוד.
• בתוכנת פרמטרי החיתוך, כוונון הערך ± מתבצע בדרך כלל על בסיס נקודת 0. בצעו סט אחד של בדיקות מיקוד (למשל, מ-+1 ל--3 בצעדים של 0.5), חתכו את אותה צורה, ולאחר מכן שימו לב לאיזה מיקום יש את החיתוך החלק ביותר והפחות גרגירים. מיקום זה הוא המיקוד הטוב ביותר עבור החומרים, העוביים והציוד הנוכחיים.

Oגורמים מרכזיים אחרים המשפיעים על תקלות (יש לקחת בחשבון בתיאום)

מיקוד אינו הגורם היחיד ויש לבצע אופטימיזציה שלו בשילוב עם פרמטרים אחרים של התהליך:

גז עזר:

לַחַץ:לחץ לא מספיק לא יכול לנשוף ביעילות את הסיגים; לחץ גבוה מדי עלול לגרום למערבולת, אשר תשפיע על היציבות.

טוֹהַר:במיוחד בעת חיתוך פלדת אל-חלד, חשוב להשתמש בחנקן בעל טוהר גבוה (99.99% ומעלה). חמצן שיורי ייצור סיגים מחומצנים ויחמירו את הופעת הקוצים.

מהירות חיתוך:המהירות גבוהה מדי, קלט האנרגיה אינו מספיק, והחומר אינו נחתך לחלוטין, מה שיוצר קוצים תחתונים; המהירות איטית מדי, עלולים להיווצר אבלציה מוגזמת, חתכים גסים וקוצצים.

עוצמת לייזר:עוצמה ומהירות תואמים. העוצמה נמוכה מדי כדי לחתוך דרכה.

זַרבּוּבִית:הפתח, הגובה והקונצנטריות של הפיה משפיעים ישירות על מצב זרימת האוויר. חוסר הקונצנטריות הוא סיבה נפוצה לאיכות חיתוך לא אחידה ולקוצים.

החומר עצמו:גם להרכב החומר ולמצב פני השטח (כגון האם יש חלודה, שמן) יש השפעה.

מיקום המיקוד הוא פרמטר הכוונון העיקרי לשליטה על גרימת קוצים בחיתוך בלייזר.מיקום המיקוד האידיאלי יוצר חיתוך אנכי וחלק ומאפשר לגז העזר לפרוק ביעילות את החומר המותך. כאשר נתקלים בבעיית קוצים, יש לבצע תחילה בדיקת מיקוד באופן שיטתי כדי למצוא את המיקוד הטוב ביותר, ולאחר מכן לתאם כדי להתאים פרמטרים אחרים כגון גז ומהירות כדי להשיג אפקט חיתוך מושלם ללא קוצים.