Når man skal velge negativ fokus for laserskjæring

«Negativt fokus» (også kjent som «lavere fokus» eller «fokus inne i platen») på laserskjæremaskinen er den viktigste prosessen for å justere laserens fokusposisjon. Enkelt sagt refererer negativt fokus til å sette laserens fokus under overflaten av materialet som skal skjæres. Bruken av negativt fokus er hovedsakelig basert på følgende prinsipper og formål: Når fokuset er inne i materialet, vil strålens punktstørrelse på overflaten av materialet bli større og energitettheten vil bli relativt redusert. Dette er imidlertid fordelaktig i visse situasjoner fordi det skaper en bredere, konisk lysbane, noe som er gunstig:

1. Utslipp av slagg:Et bredere snitt gjør at hjelpegasser (som oksygen og nitrogen) kan blåse bort det smeltede metallet mer effektivt for å forhindre at slagg henger opp.

2. Få bedre seksjonskvalitet:For tykkere materialer kan den oppnå en mer vertikal og jevnere skjæreseksjon.

3. Beskytt linsen:Fokus ned kan forhindre at sprutet som genereres av skjæring, renner direkte tilbake mot fokuseringslinsen.

Når bør du bruke negativt fokus (hovedscenario)

1. Skjæring av tykkere metallmaterialer (spesielt karbonstål)

• Dette er det viktigste anvendelsesscenarioet for negativt fokus.
• Årsak: Ved kutting av tykke plater kreves det lengre energivirketid for å smelte hele tykkelsen. Bruk av negativ koks (vanligvis 1/3 til 1/2 av platetykkelsen) kan utvide bredden på den øvre delen av snittet, slik at oksygen (ved kutting av karbonstål) jevnt kan trenge inn i bunnen av snittet, opprettholde tilstrekkelig oksidasjonseksotermisk reaksjon og jevnt blåse bort slagg. Hvis du bruker positiv fokus eller null fokus (fokus på overflaten eller over), blir den øvre delen av snittet for smal, noe som lett vil føre til ugjennomsiktig kutting i bunnen, alvorlig slaggheng og ruhet i snittet.
• Erfaringsreferanse: Ved kutting av karbonstålplater over 6 mm er det vanligvis nødvendig å begynne med negativ koks.
• Etter hvert som tykkelsen øker, må mengden negativt fokus (fokusdybden i materialet) øke tilsvarende. For eksempel, ved kutting av 20 mm karbonstål, kan fokuspunktet settes 3–5 mm under overflaten.

2. Jakten på høykvalitets skjæreprofil

• Når det er høye krav til vertikalitet, glatthet og slaggfrie skjæreseksjoner, selv for materialer av middels tykkelse, kan et lite negativt fokus brukes for å optimalisere luftstrøm og energifordeling.

3. Ved utførelse av perforeringsoperasjon

• For å forhindre at høytemperaturslaggsprut som genereres under perforering skader linsen, settes fokuset vanligvis til negativt fokus for perforering (lav energi og dyp posisjon), og deretter justeres fokuset til innstillingsposisjonen som kreves for skjæring etter at perforeringen er fullført.

Når du ikke bør bruke negativt fokus

1. Skåret arkmateriale (vanligvis <3 mm)

• Årsak: Skjæring av tynne plater er jakten på hastighet og presisjon. Bruk av nullfokus eller svakt positivt fokus gir mulighet for det minste punktet og den mest konsentrerte energien, noe som resulterer i smalere snitt, høyere hastigheter og finere kutt.

2. Ved utførelse av høypresisjonsmaskinering

• Årsaken: For å sikre den minste punktstørrelsen og den høyeste dimensjonsnøyaktigheten, settes fokuset vanligvis på materialoverflaten (nullfokus).

3. Når du bruker nitrogen til å skjære rustfritt stål for å få en blank overflate

• Årsak: Nitrogenskjæring i rustfritt stål er avhengig av laserenergi for å smelte materialet, og deretter bruker høytrykksnitrogen nitrogen for å blåse bort smelten uten oksygenreaksjon. For å oppnå en vertikal, jevn og ikke-oksidert "blank overflate"-skjæreeffekt, brukes vanligvis nullfokus eller svakt positivt fokus for å sikre energikonsentrasjon og smale og pene snitt.

Hvordan bestemme den beste mengden negativt fokus?

Det finnes ingen fast verdi, og den beste fokusposisjonen må bestemmes gjennom prosesstesting og påvirkes av følgende faktorer:

• Materialtype:Karbonstål, rustfritt stål og aluminium har forskjellige fokusstrategier.
• Materialtykkelse:Jo større tykkelsen er, desto større er vanligvis mengden negativt fokus.
• Skjæregass:Oksygenkutting og nitrogenkutting har forskjellige fokusstrategier.
• Laserkraft og modus:Maskiner med ulik effekt og strålekvalitet (som enkeltmodus vs. multimodus) har forskjellige optimale fokusposisjoner.

Den vanlige testmetoden er:

1. Fokuskalibrering:finn først «nullfokus»-posisjonen til materialoverflaten (maskinen har vanligvis et automatisk eller manuelt kalibreringsprogram).

2. Lage fokustestprøver:under samme effekt, hastighet og gasstrykk, skjær en serie rette linjer eller mønstre ved forskjellige fokusposisjoner (for eksempel fra 3 mm til -3 mm, ett trinn per 0,5 mm eller 1 mm).

3. Evalueringseffekt:Observer seksjonskvaliteten, vertikaliteten, slaggens hengeforhold, spaltebredden og om bunnen av hvert snitt er kuttet.

4. Velg det beste punktet:omfattende skjærekvalitet, stabilitet og effektivitet, velg den beste fokusposisjonen som prosessparametrene under materialtykkelsen.

Sammendrag

Kjerneprinsipp: Den spesifikke fokusposisjonen er alltid en funksjon av materiale, tykkelse, maskinkraft og ønsket kvalitet. Optimale prosessparametere må oppnås gjennom felttesting og validering.Sørg for å se i prosessparameterhåndboken fra utstyrsprodusenten under bruk, og finjuster den i kombinasjon med den faktiske skjæreeffekten.