레이저 절단 시 네거티브 포커스를 선택해야 하는 경우

레이저 절단기의 "네거티브 포커스"(또는 "로우 포커스", "플레이트 내부 초점")는 레이저 초점 위치를 조정하는 데 있어 가장 중요한 공정입니다. 간단히 말해, 네거티브 포커스는 절단할 재료 표면 아래에 레이저 초점을 설정하는 것을 의미합니다. 네거티브 포커스의 사용은 주로 다음과 같은 원리와 목적에 기반합니다. 초점이 재료 내부에 있으면 재료 표면에서의 빔 스폿 크기가 커지고 에너지 밀도가 상대적으로 감소합니다. 그러나 이는 특정 상황에서 유리하게 작용할 수 있는데, 더 넓고 완만한 광 경로를 생성하여 다음과 같은 이점을 제공하기 때문입니다.

1. 슬래그 배출:절개 폭이 넓으면 산소나 질소 같은 보조 가스가 용융 금속을 더욱 효과적으로 날려 보내 슬래그가 매달리는 것을 방지할 수 있습니다.

2. 섹션 품질을 향상시키세요:두꺼운 재료의 경우, 보다 수직적이고 매끄러운 절단면을 얻을 수 있습니다.

3. 렌즈를 보호하세요:초점을 아래로 내리면 절단 시 발생하는 물방울이 초점 렌즈로 직접 튕겨 나가는 것을 방지할 수 있습니다.

부정적 초점을 언제 사용해야 할까요? (주요 적용 시나리오)

1. 두꺼운 금속 재료(특히 탄소강) 절단

• 이것이 바로 부정적 초점의 가장 중요한 적용 시나리오입니다.
• 이유: 두꺼운 판재를 절단할 때는 전체 두께를 녹이는 데 더 오랜 에너지 작용 시간이 필요합니다. 음의 코크스(일반적으로 판재 두께의 1/3~1/2)를 사용하면 절단면 상단의 폭이 넓어져 산소(탄소강 절단 시)가 절단면 하단으로 원활하게 유입되어 충분한 산화 발열 반응을 유지하고 슬래그를 원활하게 제거할 수 있습니다. 양의 초점이나 무초점(표면 또는 그 위에 초점을 맞추는 방식)을 사용하면 절단면 상단이 너무 좁아져 절단면 하단이 불투명해지고 슬래그 잔류물이 많아지며 단면이 거칠어지기 쉽습니다.
• 경험적 참고사항: 6mm 이상의 탄소강판을 절단할 때는 일반적으로 네거티브 코크스를 사용하기 시작해야 합니다.
• 두께가 증가함에 따라 초점 심도(재료 내부로의 초점 깊이)도 그에 맞춰 증가해야 합니다. 예를 들어, 20mm 탄소강을 절단할 경우 초점을 표면 아래 3~5mm 지점에 설정할 수 있습니다.

2. 고품질 절단 단면의 추구

• 수직도, 평활도 및 슬래그 없는 절단면이 요구되는 경우, 특히 중간 두께의 재료에서도 공기 흐름과 에너지 분배를 최적화하기 위해 약간의 네거티브 포커스를 사용할 수 있습니다.

3. 천공술 시행 시

• 천공 과정에서 발생하는 고온의 슬래그 비산으로 인한 렌즈 손상을 방지하기 위해, 일반적으로 천공 시에는 초점을 음의 초점(저에너지 및 깊은 위치)으로 설정하고, 천공이 완료된 후 절단에 필요한 설정 위치로 초점을 조정합니다.

부정적 초점을 사용해서는 안 되는 경우

1. 판재를 자릅니다(일반적으로 3mm 미만).

• 이유: 얇은 판재를 절단할 때 속도와 정밀도를 추구하기 때문입니다. 제로 포커스 또는 약간의 포지티브 포커스를 사용하면 가장 작은 스폿과 가장 집중된 에너지를 얻을 수 있어 절단 폭이 좁아지고 절단 속도가 빨라지며 더욱 정밀한 절단이 가능합니다.

2. 고정밀 가공을 수행할 때

• 이유는 다음과 같습니다. 최소 초점 크기와 최고 수준의 치수 정확도를 확보하기 위해 일반적으로 초점을 재료 표면에 맞춥니다(제로 포커스).

3. 질소를 사용하여 스테인리스강을 절단하여 광택 있는 표면을 얻을 때

• 이유: 질소 절단은 레이저 에너지를 이용하여 스테인리스강을 녹인 후, 고압 질소를 사용하여 산소와의 반응 없이 용융물을 날려버리는 방식입니다. 수직으로 매끄럽고 산화되지 않은 "밝은 표면"의 절단 효과를 얻기 위해, 에너지 집중과 좁고 깔끔한 절단면을 확보하기 위해 일반적으로 초점을 0으로 하거나 약간 앞으로 당기는 방식을 사용합니다.

부정적인 초점을 얼마나 적절하게 맞춰야 할지 어떻게 판단할까요?

정해진 값은 없으며, 최적의 초점 위치는 프로세스 테스트를 통해 결정해야 하며 다음과 같은 요소의 영향을 받습니다.

• 재질 유형:탄소강, 스테인리스강, 알루미늄은 각각 다른 전략에 중점을 두고 있습니다.
• 재질 두께:두께가 두꺼울수록 일반적으로 부정적인 초점이 더 많이 생깁니다.
• 가스 연소:산소 절단과 질소 절단은 서로 다른 전략에 중점을 둡니다.
• 레이저 출력 및 모드:출력과 빔 품질(예: 단일 모드 대 다중 모드)이 다른 장비는 최적의 초점 위치가 다릅니다.

일반적인 테스트 방법은 다음과 같습니다.

1. 초점 보정:먼저 재료 표면의 "초점 기준점" 위치를 찾습니다(일반적으로 기계에는 자동 또는 수동 보정 프로그램이 있습니다).

2. 초점 테스트 샘플 제작:동일한 출력, 속도 및 가스 압력 조건에서, 서로 다른 초점 위치(예: 3mm에서 -3mm까지, 0.5mm 또는 1mm 간격)에서 일련의 직선 또는 패턴을 잘라냅니다.

3. 평가 효과:단면 품질, 수직도, 슬래그 잔류 상태, 슬릿 폭 및 각 절단면의 바닥면이 절단되었는지 여부를 관찰하십시오.

4. 가장 적절한 지점을 선택하세요:종합적인 절삭 품질, 안정성 및 효율성을 고려하여 재료 두께에 따른 최적의 초점 위치를 공정 매개변수로 선택합니다.

요약

핵심 원칙: 특정 초점 위치는 재료, 두께, 기계 출력 및 요구되는 품질에 따라 결정됩니다. 최적의 공정 매개변수는 현장 테스트 및 검증을 통해 얻어야 합니다.작동 시에는 장비 제조업체에서 제공하는 공정 매개변수 설명서를 반드시 참조하고, 실제 절단 효과에 맞춰 미세 조정하십시오.