Когда следует выбирать отрицательную фокусировку при лазерной резке?

«Отрицательная фокусировка» (также известная как «нижняя фокусировка» или «фокусировка внутри пластины») лазерного станка для резки — это первый важный процесс регулировки положения лазерного луча. Проще говоря, отрицательная фокусировка означает установку фокуса лазера ниже поверхности разрезаемого материала. Использование отрицательной фокусировки в основном основано на следующих принципах и целях: когда фокус находится внутри материала, размер пятна луча на поверхности материала увеличивается, а плотность энергии относительно снижается. Однако это выгодно в определенных ситуациях, поскольку создает более широкий конусообразный световой путь, что является преимуществом:

1. Вывоз шлака:Более широкий разрез позволяет вспомогательным газам (таким как кислород и азот) более эффективно удалять расплавленный металл, предотвращая образование шлака.

2. Улучшите качество разделов:Для более толстых материалов это позволяет добиться более вертикального и ровного среза.

3. Защитите объектив:Наклон объектива вниз может предотвратить прямое отражение брызг, образующихся при резке, от фокусирующей линзы.

Когда следует использовать отрицательный фокус (основной сценарий применения)?

1. Резка более толстых металлических материалов (особенно углеродистой стали)

• Это наиболее важный сценарий применения отрицательного фокуса.
• Причина: При резке толстых листов требуется более длительное время воздействия энергии для расплавления всей толщины. Использование отрицательного кокса (обычно от 1/3 до 1/2 толщины листа) позволяет расширить ширину верхней части разреза, благодаря чему кислород (при резке углеродистой стали) может беспрепятственно проникать в нижнюю часть разреза, поддерживая достаточную экзотермическую реакцию окисления и эффективно удаляя шлак. Если используется положительная или нулевая фокусировка (фокусировка на поверхности или выше), верхняя часть разреза будет слишком узкой, что легко приведет к непрозрачной резке в нижней части, сильному скоплению шлака и неровному сечению.
• Опыт показывает, что при резке листов углеродистой стали толщиной более 6 мм обычно необходимо начинать с использования отрицательного кокса.
• По мере увеличения толщины необходимо соответственно увеличивать и отрицательную глубину резкости (глубину фокусировки в материале). Например, при резке углеродистой стали толщиной 20 мм точку фокусировки можно установить на 3-5 мм ниже поверхности.

2. Стремление к получению высококачественного отрезка

• При высоких требованиях к вертикальности, гладкости и отсутствию шлака в зоне резания, даже для материалов средней толщины, для оптимизации воздушного потока и распределения энергии может использоваться небольшой отрицательный фокус.

3. При выполнении операции перфорации

• Чтобы предотвратить повреждение линзы высокотемпературными брызгами шлака, образующимися во время перфорации, фокус обычно устанавливается на отрицательное положение для перфорации (низкая энергия и глубокая глубина проникновения), а затем фокус корректируется до положения, необходимого для резки после завершения перфорации.

Когда не следует использовать негативный фокус

1. Листовой материал (обычно <3 мм)

• Причина: резка тонких листов металла в погоне за скоростью и точностью. Использование нулевой или слегка положительной фокусировки позволяет получить мельчайшее пятно и максимально сконцентрированную энергию, что приводит к более узким пропилам, более высокой скорости и более тонкой резке.

2. При выполнении высокоточной обработки.

• Причина: для обеспечения минимального размера пятна и максимальной точности размеров фокус обычно устанавливается на поверхности материала (нулевая фокусировка).

3. При использовании азота для резки нержавеющей стали с целью получения блестящей поверхности.

• Причина: При резке нержавеющей стали азотом используется энергия лазера для расплавления материала, а затем расплав удаляется под высоким давлением азота без реакции с кислородом. Для получения вертикальной, гладкой и неокисленной «блестящей поверхности» обычно используется нулевая или небольшая положительная фокусировка, обеспечивающая концентрацию энергии и узкие и аккуратные щели.

Как определить оптимальную степень негативного фокуса?

Фиксированного значения нет, и оптимальное положение фокуса необходимо определять посредством тестирования процесса, при этом на него влияют следующие факторы:

• Тип материала:Для углеродистой стали, нержавеющей стали и алюминия существуют разные стратегии приоритетного применения.
• Толщина материала:Чем больше толщина, тем, как правило, больше отрицательное смещение.
• Газовая резка:При кислородной и азотной резке используются разные стратегии фокусировки.
• Мощность и режим работы лазера:Для установок с различной мощностью и качеством пучка (например, одномодовых и многомодовых) требуются разные оптимальные положения фокуса.

Наиболее распространенный метод тестирования:

1. Калибровка фокусировки:Сначала найдите положение «нулевой фокусировки» на поверхности материала (обычно станок имеет программу автоматической или ручной калибровки).

2. Изготовление контрольных образцов для фокус-теста:При одинаковой мощности, скорости и давлении газа вырежьте серию прямых линий или узоров в разных положениях фокуса (например, от 3 мм до -3 мм, с шагом 0,5 мм или 1 мм).

3. Эффект оценки:Проверьте качество сечения, вертикальность, состояние подвешивания шлака, ширину щели и наличие среза нижней части каждого среза.

4. Выберите наиболее подходящую точку:Для обеспечения комплексного качества резки, стабильности и эффективности, необходимо выбрать оптимальное положение фокуса в качестве параметров процесса в зависимости от толщины материала.

Краткое содержание

Основной принцип: Конкретное положение фокуса всегда зависит от материала, толщины, мощности оборудования и требуемого качества. Оптимальные параметры процесса должны быть получены путем полевых испытаний и проверки.При работе обязательно сверяйтесь с руководством по параметрам процесса, предоставленным производителем оборудования, и корректируйте их в соответствии с фактическим эффектом резки.