Коли вибирати негативний фокус для лазерного різання

«Негативний фокус» (також відомий як «нижній фокус» або «фокус всередині пластини») лазерного різального верстата – це один з найважливіших процесів для регулювання положення фокуса лазера. Простими словами, негативний фокус означає встановлення фокуса лазера нижче поверхні матеріалу, що ріжеться. Використання негативного фокуса головним чином базується на таких принципах та цілях: Коли фокус знаходиться всередині матеріалу, розмір плями променя на поверхні матеріалу збільшується, а щільність енергії відносно зменшується. Однак це вигідно в певних ситуаціях, оскільки створює ширший конічний світловий шлях, що є корисним:

1. Видалення шлаку:Ширший розріз дозволяє допоміжним газам (таким як кисень та азот) ефективніше здувати розплавлений метал, запобігаючи зависанню шлаку.

2. Покращення якості розділу:Для товстіших матеріалів можна досягти більш вертикального та гладкого перерізу різу.

3. Захистіть об'єктив:Зниження фокусу може запобігти безпосередньому відбиттю бризок, що утворюються під час різання, на фокусувальну лінзу.

Коли слід використовувати негативний фокус (основний сценарій застосування)

1. Різання товстіших металевих матеріалів (особливо вуглецевої сталі)

• Це найважливіший сценарій застосування негативного фокусу.
• Причина: Під час різання товстих пластин потрібен довший час дії енергії для розплавлення всієї товщини. Використання негативного коксу (зазвичай від 1/3 до 1/2 товщини пластини) може розширити ширину верхньої частини розрізу, завдяки чому кисень (під час різання вуглецевої сталі) може плавно потрапляти в нижню частину розрізу, підтримувати достатню екзотермічну реакцію окислення та плавно здувати шлак. Якщо використовувати позитивний фокус або нульовий фокус (фокус на поверхні або вище), верхня частина розрізу буде занадто вузькою, що легко призведе до непрозорого різання внизу, серйозного зависання шлаку та шорсткого перерізу.
• Довідка з досвіду: Під час різання листів з вуглецевої сталі товщиною понад 6 мм зазвичай необхідно починати з негативного коксування.
• Зі збільшенням товщини необхідно відповідно збільшувати величину негативного фокуса (глибину фокусування в матеріалі). Наприклад, під час різання вуглецевої сталі товщиною 20 мм фокусну точку можна встановити на 3-5 мм нижче поверхні.

2. Прагнення до високоякісного різання

• Коли існують високі вимоги до вертикальності, гладкості та відсутності шлаку на різальних ділянках, навіть для матеріалів середньої товщини, для оптимізації потоку повітря та розподілу енергії може бути використано невеликий негативний фокус.

3. При виконанні перфораційної операції

• Щоб запобігти пошкодженню лінзи бризками високотемпературного шлаку, що утворюються під час перфорації, фокус зазвичай встановлюється на негативний фокус для перфорації (низька енергія та глибоке положення), а потім фокус регулюється на положення, необхідне для різання, після завершення перфорації.

Коли не слід використовувати негативний фокус

1. Різаний листовий матеріал (зазвичай <3 мм)

• Причина: різання тонких пластин у гонитві за швидкістю та точністю. Використання нульового фокусу або незначного позитивного фокусу дозволяє отримати найменшу точку та найбільш концентровану енергію, що призводить до вужчих пропилів, вищих швидкостей та точніших розпилів.

2. Під час виконання високоточної прецизійної обробки

• Причина: щоб забезпечити найменший розмір плями та найвищу точність розмірів, фокус зазвичай встановлюється на поверхні матеріалу (нульовий фокус).

3. При використанні азоту для різання нержавіючої сталі для отримання блискучої поверхні

• Причина: Різання нержавіючої сталі азотом спирається на лазерну енергію для розплавлення матеріалу, а потім використовується азот під високим тиском для видування розплаву без реакції з киснем. Для отримання вертикального, гладкого та неокисленого ефекту різання «яскравої поверхні» зазвичай використовується нульовий фокус або легкий позитивний фокус для забезпечення концентрації енергії та вузьких і акуратних щілин.

Як визначити найкращу кількість негативного фокусу?

Немає фіксованого значення, і найкраще положення фокусування потрібно визначати шляхом тестування процесу, на яке впливають такі фактори:

• Тип матеріалу:Вуглецева сталь, нержавіюча сталь, алюміній мають різні стратегії фокусування.
• Товщина матеріалу:чим більша товщина, тим зазвичай більша кількість негативного фокусу.
• Ріжучий газ:Кисневе та азотне різання мають різні стратегії фокусування.
• Потужність та режим лазера:Пристрої з різною потужністю та якістю променя (наприклад, одномодові та багатомодові) мають різні оптимальні положення фокусування.

Поширений метод випробування:

1. Калібрування фокуса:спочатку знайдіть положення «нульового фокуса» поверхні матеріалу (зазвичай машина має автоматичну або ручну програму калібрування).

2. Виготовлення фокус-тестових зразків:під однаковою потужністю, швидкістю та тиском газу виріжте серію прямих ліній або візерунків у різних положеннях фокусування (наприклад, від 3 мм до -3 мм, один крок на кожні 0,5 мм або 1 мм).

3. Ефект оцінювання:спостерігайте за якістю перерізу, вертикальністю, станом зависання шлаку, шириною щілини та тим, чи обрізано дно кожного розрізу.

4. Виберіть найкращу точку:комплексна якість різання, стабільність та ефективність, вибір найкращого положення фокуса як параметрів процесу під товщиною матеріалу.

Короткий зміст

Основний принцип: Конкретне положення фокуса завжди залежить від матеріалу, товщини, потужності машини та необхідної якості. Оптимальні параметри процесу мають бути отримані шляхом польових випробувань та валідації.Під час роботи обов'язково звертайтеся до посібника з параметрів процесу, наданого виробником обладнання, та налаштуйте його відповідно до фактичного ефекту різання.