Kiedy wybrać negatywną ostrość do cięcia laserowego

„Ujemne ogniskowanie” (znane również jako „dolne ogniskowanie” lub „ogniskowanie wewnątrz płyty”) laserowej maszyny tnącej to jeden z najważniejszych procesów regulacji ogniskowania lasera. Mówiąc prościej, ujemne ogniskowanie oznacza ustawienie ogniska lasera poniżej powierzchni ciętego materiału. Zastosowanie ujemnego ogniskowania opiera się głównie na następujących zasadach i celach: Gdy ognisko znajduje się wewnątrz materiału, rozmiar plamki wiązki na powierzchni materiału staje się większy, a gęstość energii ulega względnemu zmniejszeniu. Jest to jednak korzystne w pewnych sytuacjach, ponieważ tworzy szerszą, zwężającą się ścieżkę światła, co jest korzystne:

1. Odprowadzanie żużla:Szersze nacięcie pozwala na skuteczniejsze wydmuchiwanie stopionego metalu przez gazy pomocnicze (takie jak tlen i azot), zapobiegając w ten sposób gromadzeniu się żużla.

2. Uzyskaj lepszą jakość sekcji:W przypadku grubszych materiałów możliwe jest uzyskanie bardziej pionowego i gładszego przekroju cięcia.

3. Chroń soczewkę:ustawienie ostrości w dół zapobiega bezpośredniemu odbijaniu się rozprysku powstającego podczas cięcia w stronę soczewki ogniskującej.

Kiedy należy używać fokusu negatywnego (główny scenariusz zastosowania)

1. Cięcie grubszych materiałów metalowych (szczególnie stali węglowej)

• To jest najważniejszy scenariusz zastosowania ujemnego skupienia.
• Powód: Podczas cięcia grubych blach, do stopienia całej grubości potrzebny jest dłuższy czas działania energii. Zastosowanie ujemnego koksu (zwykle 1/3 do 1/2 grubości blachy) może zwiększyć szerokość górnej części nacięcia, dzięki czemu tlen (w przypadku cięcia stali węglowej) może płynnie przedostać się do dna nacięcia, utrzymać wystarczającą egzotermiczną reakcję utleniania i sprawnie odprowadzić żużel. W przypadku użycia dodatniego lub zerowego ogniska (ogniskowanie na powierzchni lub powyżej), górna część nacięcia jest zbyt wąska, co łatwo prowadzi do nieprzezroczystego cięcia u dołu, silnego zalegania żużla i nierównego przekroju.
• Doświadczenie: Przy cięciu blach ze stali węglowej o grubości powyżej 6 mm z reguły konieczne jest rozpoczęcie stosowania koksu ujemnego.
• Wraz ze wzrostem grubości, należy odpowiednio zwiększyć głębokość ujemnego ogniska (głębokość ogniskowania w materiale). Na przykład, tnąc stal węglową o grubości 20 mm, punkt ogniskowania może znajdować się 3-5 mm pod powierzchnią.

2. Dążenie do uzyskania wysokiej jakości sekcji tnącej

• W przypadku wysokich wymagań dotyczących pionowości, gładkości i przekrojów bez żużlu, nawet w przypadku materiałów o średniej grubości, można zastosować lekko ujemne ogniskowanie w celu optymalizacji przepływu powietrza i rozprowadzania energii.

3. Podczas wykonywania operacji perforacji

• Aby zapobiec uszkodzeniu soczewki przez rozpryski żużla o wysokiej temperaturze powstające podczas perforacji, ostrość jest zwykle ustawiana na ujemną dla perforacji (niska energia i głębokie położenie), a następnie ostrość jest regulowana do pozycji ustawienia wymaganej do cięcia po zakończeniu perforacji.

Kiedy nie należy używać negatywnego fokusu

1. Materiał w arkuszach (zwykle <3 mm)

• Powód: cięcie cienkich blach w celu uzyskania szybkości i precyzji. Zastosowanie zerowego lub lekko dodatniego ogniskowania pozwala na uzyskanie najmniejszego punktu i najbardziej skoncentrowanej energii, co przekłada się na węższe nacięcia, większą prędkość i dokładniejsze cięcia.

2. Podczas wykonywania obróbki precyzyjnej o wysokiej precyzji

• Powód: Aby zapewnić najmniejszy rozmiar plamki i najwyższą dokładność wymiarową, ognisko jest zwykle ustawione na powierzchni materiału (ognisko zerowe).

3. Podczas cięcia stali nierdzewnej azotem w celu uzyskania jasnej powierzchni

• Powód: Cięcie stali nierdzewnej azotem polega na wykorzystaniu energii lasera do stopienia materiału, a następnie azotu pod wysokim ciśnieniem do wydmuchania stopu bez reakcji z tlenem. Aby uzyskać pionowy, gładki i nieutleniony efekt cięcia o „jasnej powierzchni”, zazwyczaj stosuje się zerowe ogniskowanie lub lekkie ogniskowanie dodatnie, aby zapewnić koncentrację energii i wąskie, równe szczeliny.

Jak określić optymalną ilość negatywnego skupienia?

Nie ma stałej wartości, a najlepszą pozycję ostrości należy określić poprzez testowanie procesu. Na pozycję ostrości wpływają następujące czynniki:

• Rodzaj materiału:stal węglowa, stal nierdzewna, aluminium mają różne strategie działania.
• Grubość materiału:im większa grubość, tym zwykle większy poziom negatywnego skupienia.
• Gaz tnący:Cięcie tlenowe i cięcie azotowe opierają się na różnych strategiach działania.
• Moc i tryb lasera:Urządzenia o różnej mocy i jakości wiązki (np. jednomodowe i wielomodowe) mają różne optymalne pozycje ogniskowania.

Powszechnie stosowaną metodą testową jest:

1. Kalibracja ostrości:najpierw znajdź pozycję „ogniska zerowego” powierzchni materiału (zwykle maszyna ma automatyczny lub ręczny program kalibracji).

2. Przygotowanie próbek do testów fokusowych:przy tej samej mocy, prędkości i ciśnieniu gazu wytnij serię prostych linii lub wzorów przy różnych położeniach ostrości (na przykład od 3 mm do -3 mm, jeden krok co 0,5 mm lub 1 mm).

3. Efekt oceny:sprawdź jakość przekroju, pionowość, stan zwisającego żużla, szerokość szczeliny i czy dno każdego cięcia jest przecięte.

4. Wybierz najlepszy punkt:kompleksowa jakość cięcia, stabilność i wydajność, wybierz najlepszą pozycję ogniskowania jako parametry procesu przy grubości materiału.

Streszczenie

Zasada podstawowa: Konkretna pozycja ogniska jest zawsze funkcją materiału, grubości, mocy maszyny i wymaganej jakości. Optymalne parametry procesu muszą zostać uzyskane poprzez testy terenowe i walidację.Podczas pracy należy zapoznać się z instrukcją parametrów procesu dostarczoną przez producenta sprzętu i dostosować je do rzeczywistego efektu cięcia.