De relatie tussen lasersnijfocus en braamvorming

De focuspositie bij lasersnijden heeft een directe en bepalende relatie met de vorming van bramen.Kortom, de focuspositie heeft direct invloed op de energieverdeling van de straal in het materiaal, en bepaalt daarmee de kwaliteit van de snede, de efficiëntie van de afvoer van gesmolten materiaal en of er uiteindelijk bramen ontstaan.De relaties worden hieronder nader toegelicht.

Basisprincipe: Hoe de focuspositie het snijproces beïnvloedt

Het principe van lasersnijden is het bestralen van het werkstuk met een laserstraal met een hoge energiedichtheid, waardoor het snel smelt of verdampt, terwijl een辅助Gas (zoals zuurstof of stikstof) blaast het gesmolten materiaal weg om de snede te vormen.

Focus: Het punt waar de energie van de laserstraal het meest geconcentreerd is en de spotgrootte het kleinst is.

Focuspositie: verwijst naar de locatie van het focuspunt ten opzichte van het werkstukoppervlak. Deze wordt onderverdeeld in drie gevallen:

1. Positieve onscherpte: Het focuspunt bevindt zich boven het werkstukoppervlak.

2. Negatieve onscherpte: Het focuspunt bevindt zich onder het oppervlak van het werkstuk.

3. Geen onscherpte: Het focuspunt bevindt zich precies op het oppervlak van het werkstuk.

Specifieke relatie tussen focuspositie en braam

De braam ontstaat doordat het resterende smeltmateriaal, dat niet volledig is weggeblazen, onderin de snede opnieuw stolt. De focuspositie beïnvloedt de braam voornamelijk door de vorm van de snede en de luchtstroomkracht te beïnvloeden.

1. is onscherp (focus op het werkstuk)

• Energieverdeling: Nadat de lichtbundel het materiaal binnendringt, divergeert deze en neemt de energiedichtheid geleidelijk af van boven naar beneden. De energie is het sterkst aan het bovenoppervlak en het zwakst aan het onderoppervlak.
• Vorm van de incisie: het is gemakkelijk om een ​​V-vormige incisie te maken met een brede bovenkant en een smalle onderkant.

Effect op de braam:

• Door onvoldoende energie aan de onderkant kan het materiaal aan de onderkant niet volledig smelten of vergassen.
• De stroomsnelheid van het hulpgas wordt versneld in de smalle bodem, maar de blaaskracht is mogelijk niet voldoende om het stroperige smeltmateriaal volledig te verwijderen en weg te blazen.

Resultaten: Er kunnen gemakkelijk veel hardnekkige bramen ontstaan ​​op het onderste oppervlak. Dit is een van de meest voorkomende oorzaken van bramen.

2. Negatieve onscherpte (scherpstelling onder het werkstuk)

• Energieverdeling; de lichtbundel convergeert in het materiaal en de energiedichtheid is het hoogst in het midden of onderste deel van het materiaal.
• Vorm van de incisie: het is gemakkelijk om een ​​trommelvormige incisie in de taille te maken, met een smalle boven- en onderkant en een brede incisie in het midden.

Effect op de braam:

• Het voordeel is dat de bodemenergie onvoldoende is en het materiaal grondiger kan smelten.
• Het midden van de incisie is echter het breedst, waardoor de luchtstroom zich daar kan verspreiden en de blaaskracht kan afnemen wanneer deze de bodem bereikt.
• Als de parameters niet goed op elkaar zijn afgestemd, kan het smeltmateriaal door de onzuivere laag nog steeds aan de bodem blijven kleven.

Resultaten: In vergelijking met positieve onscherpte zal de braamvorming verbeteren, maar er kan nog steeds een kleine hoeveelheid zachte braam ontstaan. Bij het snijden van dikke platen wordt soms negatieve onscherpte gebruikt om ervoor te zorgen dat de onderkant volledig wordt doorgesneden.

3. Geen onscherpte of optimale scherpstelling (scherpstelling op het oppervlak van het werkstuk of een specifieke diepte)

• Energieverdeling: De meest geconcentreerde energie bevindt zich aan het oppervlak van het werkstuk, wat het meest geschikt is voor het snijden van dunne platen. Voor dikke platen is meestal een "optimale focus"-positie nodig, dat wil zeggen dat de focus tot een bepaalde diepte in het materiaal doordringt (bijvoorbeeld 1/3 van de plaatdikte) om de energie aan de boven- en onderkant in evenwicht te brengen.
• Vorm van de incisie: de meest ideale verticale, parallelle incisie.

Effect op de braam:

• De energieverdeling in het insnijdingsgebied is relatief uniform, waardoor het materiaal continu en stabiel kan smelten.
• De parallelle sneden zorgen voor een soepele doorgang voor het hulpgas, dat voldoende kinetische energie kan overbrengen om het smeltmateriaal soepel van onderen af ​​te voeren.

Resultaat: Dit is de beste toestand om geen of slechts zeer weinig braamvorming te verkrijgen. Het smeltmateriaal werd "schoon" weggeblazen zonder resten achter te laten.

Samenvatting en analogie

Je kunt het als volgt begrijpen:

• Het is onscherp: net als een botte beitel is de bovenkant erg hard, maar de onderkant is saai en kan alleen materiaal wegwrijven, waardoor een ruw oppervlak achterblijft.
• Negatieve onscherpte: Net als bij het "ontploffen" in het materiaal, hoewel het kan exploderen, is de uitgang mogelijk niet netjes en komen er wat brokstukken naar buiten.
• Optimale focus: Net als een "scherp scalpel", netjes van boven naar beneden gesneden, schoon en strak.

Praktische handleiding: Hoe u uw focus kunt aanpassen bij storingen

Als er tijdens het gebruik bramen worden aangetroffen, moeten de volgende stappen worden gevolgd om dit te controleren en aan te passen:

1. Let op de vorm van de braam:

• Er zitten veel harde, korrelige bramen op de bodem: het is waarschijnlijk dat de bodem niet goed is doorgesneden doordat de focus te hoog staat of doordat het vermogen te laag is/de snelheid te hoog is. Stel de focus naar beneden bij.
• Onderaan zit een kleine hoeveelheid zachte, gemakkelijk loslatende braam: dit kan duiden op negatieve defocus (de focus is te laag) of onvoldoende gasdruk/onzuiver gas waardoor het smeltmateriaal niet goed wordt uitgeblazen. U kunt proberen de focus naar boven bij te stellen en de gasparameters te controleren.

2. Focuskalibratie en -testen:

• Gebruik een scherpstelinstrument om de nulpuntsfocuspositie nauwkeurig te bepalen.
• In de snijparametersoftware wordt de aanpassing van de ±-waarde meestal uitgevoerd op basis van het nulpunt. Voer 1 set focustests uit (bijvoorbeeld van +1 tot -3 in stappen van 0,5), snijd dezelfde figuur en observeer vervolgens welke positie de gladste snede en de minste braamvorming oplevert. Deze positie is de beste focus voor de huidige materialen, diktes en apparatuur.

Oandere belangrijke factoren die storingen veroorzaken (die in samenhang moeten worden overwogen)

Focus is niet de enige factor en moet in combinatie met andere procesparameters worden geoptimaliseerd:

Hulpgas:

Druk:Bij onvoldoende druk kan de slak niet effectief worden weggeblazen; bij te hoge druk kan turbulentie ontstaan, wat de stabiliteit beïnvloedt.

Zuiverheid:Vooral bij het snijden van roestvrij staal is het belangrijk om stikstof van hoge zuiverheid (99,99% of meer) te gebruiken. Restzuurstof vormt geoxideerde slakken en verergert braamvorming.

Snijsnelheid:Als de snelheid te hoog is, is de energietoevoer onvoldoende en wordt het materiaal niet volledig doorgesneden, waardoor er bramen aan de onderkant ontstaan; als de snelheid te laag is, kan er te veel materiaal worden verwijderd, waardoor er ruwe sneden ontstaan ​​en ook bramen kunnen ontstaan.

Laservermogen:Vermogen en snelheid in verhouding. Het vermogen is te laag om erdoorheen te snijden.

Mondstuk:De opening, hoogte en concentriciteit van het mondstuk hebben direct invloed op de luchtstroom. Een niet-concentriciteit is een veelvoorkomende oorzaak van ongelijkmatige snijkwaliteit en bramen.

Het materiaal zelf:Ook de samenstelling van het materiaal en de staat van het oppervlak (zoals de aanwezigheid van roest of olie) spelen een rol.

De focuspositie is de belangrijkste instelparameter om braamvorming bij lasersnijden te voorkomen.De ideale focuspositie zorgt voor een verticale, gladde snede en maakt een efficiënte afvoer van het smeltmateriaal door het hulpgas mogelijk. Bij braamvorming is het raadzaam om eerst systematisch een focustest uit te voeren om de optimale focus te vinden. Vervolgens kunt u andere parameters, zoals gastoevoer en snijsnelheid, aanpassen om een ​​perfect braamvrij snijresultaat te bereiken.