ควรเลือกใช้โฟกัสแบบเนกาทีฟสำหรับการตัดด้วยเลเซอร์เมื่อใด

การ “ปรับโฟกัสลง” (หรือที่เรียกว่า “โฟกัสต่ำ” หรือ “โฟกัสภายในแผ่น”) ของเครื่องตัดเลเซอร์เป็นกระบวนการสำคัญอันดับ 1 ในการปรับตำแหน่งโฟกัสของเลเซอร์ กล่าวโดยง่าย โฟกัสลงหมายถึงการตั้งโฟกัสของเลเซอร์ให้ต่ำกว่าพื้นผิวของวัสดุที่จะตัด การใช้โฟกัสลงนั้นมีหลักการและวัตถุประสงค์หลักดังนี้: เมื่อโฟกัสอยู่ภายในวัสดุ ขนาดจุดของลำแสงที่พื้นผิวของวัสดุจะใหญ่ขึ้น และความหนาแน่นของพลังงานจะลดลง อย่างไรก็ตาม นี่เป็นข้อดีในบางสถานการณ์ เพราะมันสร้างเส้นทางแสงที่กว้างขึ้น ซึ่งเป็นประโยชน์:

1. การระบายกากแร่:การกรีดที่กว้างขึ้นจะช่วยให้ก๊าซเสริม (เช่น ออกซิเจนและไนโตรเจน) สามารถพัดพาโลหะหลอมเหลวออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เพื่อป้องกันไม่ให้ตะกรันตกค้าง

2. ปรับปรุงคุณภาพของส่วนต่างๆ ให้ดีขึ้น:สำหรับวัสดุที่มีความหนา จะช่วยให้ได้รอยตัดที่ตั้งตรงและเรียบเนียนยิ่งขึ้น

3. ปกป้องเลนส์:การเล็งลงต่ำสามารถป้องกันไม่ให้ละอองน้ำที่เกิดจากการตัดกระเด็นกลับไปที่เลนส์ปรับโฟกัสโดยตรงได้

ควรใช้การโฟกัสเชิงลบเมื่อใด (สถานการณ์การใช้งานหลัก)

1. การตัดวัสดุโลหะที่มีความหนา (โดยเฉพาะเหล็กกล้าคาร์บอน)

• นี่คือสถานการณ์การประยุกต์ใช้ที่สำคัญที่สุดของการโฟกัสเชิงลบ
• เหตุผล: เมื่อตัดแผ่นเหล็กหนา จะต้องใช้เวลาในการให้พลังงานนานขึ้นเพื่อหลอมเหล็กทั้งแผ่น การใช้ถ่านโค้กแบบลบ (โดยปกติประมาณ 1/3 ถึง 1/2 ของความหนาของแผ่น) สามารถขยายความกว้างของส่วนบนของรอยตัด ทำให้ก๊าซออกซิเจน (เมื่อตัดเหล็กกล้าคาร์บอน) สามารถเข้าไปที่ด้านล่างของรอยตัดได้อย่างราบรื่น รักษาปฏิกิริยาออกซิเดชันที่เพียงพอ และเป่าตะกรันออกไปได้อย่างราบรื่น หากใช้การโฟกัสแบบบวกหรือแบบศูนย์ (โฟกัสที่พื้นผิวหรือด้านบน) ส่วนบนของรอยตัดจะแคบเกินไป ซึ่งจะทำให้เกิดการตัดที่ไม่เรียบเนียนที่ด้านล่าง มีตะกรันเกาะติดอย่างรุนแรง และรอยตัดไม่เรียบ
• อ้างอิงจากประสบการณ์: เมื่อตัดแผ่นเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีความหนามากกว่า 6 มม. โดยทั่วไปจำเป็นต้องเริ่มใช้โค้กแบบลบ (negative coke)
• เมื่อความหนาเพิ่มขึ้น ปริมาณการโฟกัสเชิงลบ (ความลึกของการโฟกัสเข้าไปในวัสดุ) ก็ต้องเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ตัวอย่างเช่น ในการตัดเหล็กกล้าคาร์บอนหนา 20 มม. จุดโฟกัสอาจตั้งไว้ที่ 3-5 มม. ใต้พื้นผิว

2. การแสวงหาส่วนตัดที่มีคุณภาพสูง

• เมื่อต้องการความเที่ยงตรง ความเรียบ และการตัดที่ปราศจากเศษโลหะสูง แม้แต่กับวัสดุที่มีความหนาปานกลาง ก็อาจใช้การปรับมุมตัดลงเล็กน้อยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการไหลของอากาศและการกระจายพลังงาน

3. เมื่อทำการเจาะรู

• เพื่อป้องกันไม่ให้เศษโลหะร้อนจัดที่กระเด็นออกมาขณะเจาะรูทำลายเลนส์ โดยปกติแล้วจะตั้งค่าโฟกัสไว้ที่ค่าลบสำหรับการเจาะรู (พลังงานต่ำและตำแหน่งลึก) จากนั้นจึงปรับโฟกัสไปยังตำแหน่งที่ตั้งใจไว้สำหรับการตัดหลังจากเจาะรูเสร็จแล้ว

เมื่อใดที่คุณไม่ควรใช้การโฟกัสในแง่ลบ

1. ตัดแผ่นวัสดุ (โดยทั่วไปมีความหนา <3 มม.)

• เหตุผล: การตัดแผ่นโลหะบางเพื่อความเร็วและความแม่นยำ การใช้จุดโฟกัสเป็นศูนย์หรือโฟกัสบวกเล็กน้อยช่วยให้ได้จุดโฟกัสที่เล็กที่สุดและพลังงานที่เข้มข้นที่สุด ส่งผลให้รอยตัดแคบลง ความเร็วสูงขึ้น และการตัดที่ละเอียดขึ้น

2. เมื่อทำการกลึงชิ้นงานที่มีความแม่นยำสูง

• เหตุผลก็คือ เพื่อให้ได้ขนาดจุดที่เล็กที่สุดและความแม่นยำเชิงมิติสูงสุด โดยปกติแล้วจึงตั้งจุดโฟกัสไว้ที่พื้นผิวของวัสดุ (จุดโฟกัสเป็นศูนย์)

3. เมื่อใช้ไนโตรเจนในการตัดสแตนเลสเพื่อให้ได้พื้นผิวที่เงางาม

• เหตุผล: การตัดสแตนเลสด้วยไนโตรเจนอาศัยพลังงานเลเซอร์ในการหลอมวัสดุ จากนั้นใช้ไนโตรเจนแรงดันสูงเป่าเอาส่วนที่หลอมเหลวออกไปโดยไม่เกิดปฏิกิริยากับออกซิเจน เพื่อให้ได้ผลลัพธ์การตัดที่เรียบเนียนเป็นแนวตั้งและปราศจากออกซิเดชัน “พื้นผิวที่เงางาม” โดยทั่วไปจะใช้การโฟกัสเป็นศูนย์หรือการโฟกัสบวกเล็กน้อยเพื่อให้แน่ใจว่ามีการรวมพลังงานและได้รอยตัดที่แคบและเรียบร้อย

จะกำหนดปริมาณการโฟกัสเชิงลบที่เหมาะสมที่สุดได้อย่างไร?

ไม่มีค่าตายตัว และตำแหน่งโฟกัสที่ดีที่สุดจะต้องถูกกำหนดผ่านการทดสอบกระบวนการ และได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่อไปนี้:

• ประเภทวัสดุ:เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าไร้สนิม และอลูมิเนียม มีกลยุทธ์การผลิตที่แตกต่างกัน
• ความหนาของวัสดุ:โดยทั่วไปแล้ว ยิ่งความหนามากเท่าไร ปริมาณจุดโฟกัสเชิงลบก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
• แก๊สตัด:การตัดด้วยออกซิเจนและการตัดด้วยไนโตรเจนมีกลยุทธ์การเน้นที่แตกต่างกัน
• กำลังและโหมดของเลเซอร์:เครื่องที่มีกำลังและคุณภาพลำแสงต่างกัน (เช่น โหมดเดี่ยวเทียบกับหลายโหมด) จะมีตำแหน่งโฟกัสที่เหมาะสมแตกต่างกัน

วิธีการทดสอบที่ใช้กันทั่วไปคือ:

1. การปรับเทียบโฟกัส:ขั้นแรก ให้หาตำแหน่ง "จุดโฟกัสศูนย์" ของพื้นผิววัสดุ (โดยปกติเครื่องจะมีโปรแกรมปรับเทียบอัตโนมัติหรือแบบแมนนวล)

2. การทำตัวอย่างทดสอบโฟกัส:ภายใต้กำลัง ความเร็ว และแรงดันแก๊สที่เท่ากัน ให้ตัดเส้นตรงหรือลวดลายต่างๆ เป็นชุดๆ ที่ตำแหน่งโฟกัสต่างกัน (ตัวอย่างเช่น จาก 3 มม. ถึง -3 มม. โดยเพิ่มขึ้นทีละ 0.5 มม. หรือ 1 มม.)

3. ผลการประเมิน:สังเกตคุณภาพของหน้าตัด ความตั้งฉาก สภาพการเกาะติดของตะกรัน ความกว้างของรอยตัด และตรวจสอบว่าส่วนล่างของแต่ละรอยตัดนั้นถูกตัดหรือไม่

4. เลือกจุดที่ดีที่สุด:คุณภาพการตัดที่ครอบคลุม ความเสถียร และประสิทธิภาพ เลือกตำแหน่งโฟกัสที่ดีที่สุดตามพารามิเตอร์กระบวนการโดยพิจารณาจากความหนาของวัสดุ

สรุป

หลักการสำคัญ: ตำแหน่งการโฟกัสที่เฉพาะเจาะจงนั้นขึ้นอยู่กับวัสดุ ความหนา กำลังของเครื่องจักร และคุณภาพที่ต้องการเสมอ พารามิเตอร์กระบวนการที่เหมาะสมที่สุดจะต้องได้มาจากการทดสอบภาคสนามและการตรวจสอบความถูกต้องขณะใช้งาน โปรดตรวจสอบคู่มือพารามิเตอร์กระบวนการที่ผู้ผลิตอุปกรณ์จัดให้ และปรับแต่งให้เหมาะสมกับผลการตัดจริง