Kdaj izbrati negativni fokus za lasersko rezanje

»Negativni fokus« (znan tudi kot »spodnji fokus« ali »fokus znotraj plošče«) laserskega rezalnega stroja je eden najpomembnejših postopkov za nastavitev položaja laserskega fokusa. Preprosto povedano, negativni fokus se nanaša na nastavitev fokusa laserja pod površino materiala, ki ga je treba rezati. Uporaba negativnega fokusa temelji predvsem na naslednjih načelih in namenih: Ko je fokus znotraj materiala, se velikost pike žarka na površini materiala poveča, gostota energije pa se relativno zmanjša. Vendar je to v določenih situacijah prednost, saj ustvari širšo zoženo svetlobno pot, kar je koristno:

1. Izpust žlindre:Širši rez omogoča, da pomožni plini (kot sta kisik in dušik) učinkoviteje odpihujejo staljeno kovino in preprečijo nabiranje žlindre.

2. Izboljšajte kakovost odsekov:Pri debelejših materialih lahko doseže bolj navpičen in gladek rezalni odsek.

3. Zaščitite objektiv:Zmanjšanje ostrenja lahko prepreči, da bi se pljusk, ki nastane pri rezanju, neposredno odbil na fokusno lečo.

Kdaj uporabiti negativni fokus (glavni scenarij uporabe)

1. Rezanje debelejših kovinskih materialov (zlasti ogljikovega jekla)

• To je najpomembnejši scenarij uporabe negativnega fokusa.
• Razlog: Pri rezanju debelih plošč je za taljenje celotne debeline potreben daljši čas delovanja energije. Uporaba negativnega koksa (običajno 1/3 do 1/2 debeline plošče) lahko razširi širino zgornjega dela reza, tako da lahko kisik (pri rezanju ogljikovega jekla) gladko vstopi v dno reza, vzdržuje zadostno oksidacijsko eksotermno reakcijo in gladko odpihuje žlindro. Če uporabite pozitivni fokus ali ničelni fokus (fokus na površini ali zgoraj), je zgornji del reza preozek, kar lahko povzroči neprozorno rezanje na dnu, močno visečo žlindro in hrapav rez.
• Izkušnje: Pri rezanju plošč iz ogljikovega jekla nad 6 mm je običajno treba začeti z negativnim koksom.
• Z naraščanjem debeline se mora ustrezno povečati tudi količina negativnega fokusa (globina fokusa v materialu). Na primer, pri rezanju 20 mm ogljikovega jekla je lahko goriščna točka postavljena 3–5 mm pod površino.

2. Prizadevanje za visokokakovosten rezalni odsek

• Kadar so zahteve glede navpičnosti, gladkosti in rezalnih odsekov brez žlindre visoke, tudi pri materialih srednje debeline, se lahko za optimizacijo pretoka zraka in porazdelitve energije uporabi rahlo negativno ostrenje.

3. Pri izvajanju perforacije

• Da bi preprečili, da bi visokotemperaturni brizgajoči žlindri, ki nastanejo med perforacijo, poškodovali lečo, se fokus običajno nastavi na negativni fokus za perforacijo (nizka energija in globok položaj), nato pa se fokus prilagodi na nastavitveni položaj, potreben za rezanje, po končani perforaciji.

Kdaj ne smete uporabljati negativnega fokusa

1. Rezani ploščati material (običajno <3 mm)

• Razlog: rezanje tankih plošč v iskanju hitrosti in natančnosti. Uporaba ničelnega fokusa ali rahlega pozitivnega fokusa omogoča najmanjšo točko in najbolj koncentrirano energijo, kar ima za posledico ožje zareze, večje hitrosti in natančnejše reze.

2. Pri izvajanju visoko precizne obdelave

• Razlog: Da bi zagotovili najmanjšo velikost pike in najvišjo dimenzijsko natančnost, je fokus običajno nastavljen na površino materiala (ničelni fokus).

3. Pri uporabi dušika za rezanje nerjavečega jekla za doseganje svetle površine

• Razlog: Rezanje nerjavečega jekla z dušikom se za taljenje materiala zanaša na lasersko energijo, nato pa se talina odpihne z visokotlačnim dušikom brez reakcije s kisikom. Za doseganje navpičnega, gladkega in neoksidiranega učinka rezanja "svetle površine" se običajno uporablja ničelni fokus ali rahlo pozitiven fokus, da se zagotovi koncentracija energije ter ozke in čiste reže.

Kako določiti najboljšo mero negativnega fokusa?

Ni fiksne vrednosti, najboljši položaj ostrenja pa je treba določiti s procesnim testiranjem, nanj pa vplivajo naslednji dejavniki:

• Vrsta materiala:Ogljikovo jeklo, nerjaveče jeklo in aluminij imajo različne strategije ostrenja.
• Debelina materiala:Večja kot je debelina, običajno večja je količina negativnega fokusa.
• Rezalni plin:Rezanje s kisikom in rezanje z dušikom imata različni strategiji ostrenja.
• Moč in način laserja:Naprave z različno močjo in kakovostjo žarka (na primer enomodni in večmodni) imajo različne optimalne položaje ostrenja.

Običajna preskusna metoda je:

1. Kalibracija ostrenja:najprej poiščite položaj "ničelnega fokusa" površine materiala (običajno ima stroj program za samodejno ali ročno kalibracijo).

2. Izdelava vzorcev za fokusni test:z enako močjo, hitrostjo in tlakom plina izrežite vrsto ravnih črt ali vzorcev pri različnih položajih ostrenja (na primer od 3 mm do -3 mm, en korak na 0,5 mm ali 1 mm).

3. Učinek vrednotenja:Opazujte kakovost prereza, navpičnost, stanje žlindre, širino reže in ali je dno vsakega reza odrezano.

4. Izberite najboljšo točko:celovita kakovost rezanja, stabilnost in učinkovitost, izberite najboljši položaj ostrenja kot procesne parametre pod debelino materiala.

Povzetek

Osnovno načelo: Specifični položaj fokusa je vedno odvisen od materiala, debeline, moči stroja in zahtevane kakovosti. Optimalne procesne parametre je treba doseči s terenskim testiranjem in validacijo.Pri delovanju se prepričajte, da ste prebrali priročnik s procesnimi parametri, ki ga je zagotovil proizvajalec opreme, in ga natančno prilagodite glede na dejanski učinek rezanja.