Lựa chọn tiêu điểm dương/âm trong quá trình cắt laser

Khi cắt laser, việc lựa chọn giữa độ lệch tiêu cự dương (positive focus) và độ lệch tiêu cự âm (negative focus) chủ yếu phụ thuộc vào loại vật liệu, độ dày tấm và yêu cầu của quy trình. Dưới đây là hướng dẫn đưa ra quyết định rõ ràng và dễ hiểu.

Nguyên tắc cốt lõi

Lấy nét rõ (không bị mờ):Năng lượng được tập trung tối đa, tạo ra vết cắt hẹp nhất. Thích hợp để cắt các tấm mỏng với độ chính xác cao và tốc độ cao, máy ưu tiên sự "tinh tế".

Tiêu điểm âm (làm mờ âm):Năng lượng được phân tán tốt hơn, dẫn đến đường cắt rộng hơn. Thích hợp cho các tấm dày, nó tăng cường khả năng loại bỏ xỉ và bảo vệ thấu kính, tập trung vào “lực xuyên thấu và chất lượng”.

Khi nào thì nên sử dụng kỹ thuật cắt lấy nét tự động (không bị mờ)?

Ứng dụng: Cắt các tấm mỏng (thường dưới 3 mm), đặc biệt trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác và tốc độ cao.

1. Cắt chính xác các tấm mỏng:

• Ví dụ về vật liệu: tấm thép cacbon mỏng, tấm thép không gỉ, đồng thau, tấm nhôm, v.v.
• Lý do: Tấm mỏng tạo ra ít xỉ nóng chảy hơn, do đó không cần đường cắt rộng để loại bỏ xỉ. Việc sử dụng tiêu điểm dương có thể tạo ra điểm cắt nhỏ nhất và mật độ năng lượng cao nhất, từ đó đạt được tốc độ cắt cực cao và mặt cắt ngang thẳng đứng, mịn màng.

2. Độ chính xác cao và khe hẹp:

• Ví dụ ứng dụng: các bộ phận chính xác, linh kiện điện tử, đồ trang sức, các chi tiết rỗng, v.v.
• Lý do: Đường cắt tạo ra bởi tiêu điểm dương hẹp nhất, ít hao phí vật liệu hơn, và có thể cắt các đường viền rất nhỏ và các góc sắc nhọn mà không tránh được hiện tượng chảy nhựa quá mức.

3. Theo đuổi tốc độ cắt:

• Khi cắt các tấm mỏng, mật độ năng lượng cao ở chế độ lấy nét dương cho phép sử dụng tốc độ cấp liệu nhanh hơn, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất.

Bản tóm tắt:Khi cắt các vật liệu mỏng, và mục tiêu chính là tốc độ, độ chính xác và đường cắt hẹp, ưu tiên hàng đầu là chọn tiêu điểm dương.

Khi nào nên sử dụng kỹ thuật lấy nét âm (làm mờ hậu cảnh)?

Ứng dụng thực tế: cắt tấm thép có độ dày trung bình và dày (thường ≥ 3mm), đặc biệt khi yêu cầu khả năng thoát xỉ tốt và chất lượng mặt cắt cao.

1. Cắt tấm:

• Ví dụ về vật liệu: thép carbon, thép không gỉ, tấm nhôm, v.v., độ dày trên 3mm.
• Lý do: Tấm thép dày tạo ra lượng kim loại nóng chảy (xỉ) lớn. Than cốc âm tạo ra khe hở rộng hơn, cho phép khí phụ trợ (như oxy hoặc nitơ) thổi xỉ ra khỏi đáy hiệu quả hơn, ngăn xỉ bị kẹt và gây cắt xuyên qua.

2. Cần có phần chất lượng cao:

• Lý do: Đối với các tấm dày, nếu sử dụng tiêu điểm dương, năng lượng sẽ tập trung vào bề mặt trên, dẫn đến phần trên bị nhẵn và phần dưới bị thô ráp. Tiêu điểm âm giúp phân bố năng lượng đồng đều hơn theo chiều dày của tấm, từ đó thu được bề mặt cắt đồng nhất và mịn hơn từ trên xuống dưới.

3. Bảo vệ gương hội tụ:

• Lý do: Khi cắt các tấm dày, đặc biệt là các tấm thép có lớp phủ chống gỉ hoặc các vật liệu dễ bị bắn tóe kim loại, cài đặt lấy nét âm giúp điểm lấy nét nằm bên trong phôi, làm tăng khoảng cách từ bề mặt trên của phôi đến gương hội tụ và giảm sự bắn tóe kim loại. Điều này làm giảm nguy cơ va đập và làm hỏng gương hội tụ đắt tiền.

4. Quy trình cụ thể (ví dụ như cắt hợp kim nhôm bằng nitơ):

• Lý do: Nitơ thường được sử dụng làm khí phụ trợ khi cắt hợp kim nhôm. Cần có luồng khí áp suất cao để thổi bay nhôm nóng chảy. Khe cắt rộng do cốc âm tạo ra rất quan trọng cho dòng chảy và sự thoát xỉ của nitơ áp suất cao, và là chìa khóa để đảm bảo vết cắt không có gờ và bề mặt sáng bóng.

Bản tóm tắt:Khi cắt các vật liệu dày hơn và mục tiêu chính là đảm bảo cắt xuyên suốt, giảm xỉ, đạt được mặt cắt đồng đều và bảo vệ thiết bị, thì nên sử dụng than cốc âm.

Sơ đồ quy trình ra quyết định nhanh

Lời khuyên trong thực hành

1. Kiểm tra mức độ làm mờ tối ưu:Các quy tắc trên chỉ là hướng dẫn chung. Lượng làm mờ tối ưu cho một loại máy công cụ và vật liệu cụ thể cần được xác định bằng cách thử nghiệm quy trình. Người vận hành sẽ thực hiện "thử nghiệm khe cắt" để tìm ra các thông số tối ưu bằng cách quan sát chất lượng của mặt cắt và xỉ bám dính.

2. Thiết lập tiêu điểm tiêu cực:Lượng lấy nét âm thường không phải là một giá trị cố định, mà là một phạm vi liên quan đến độ dày của tấm. Điểm tham chiếu ban đầu phổ biến là từ 1/4 đến 1/3 độ dày tấm. Ví dụ, khi cắt thép carbon dày 12mm, phép thử có thể bắt đầu từ -2mm đến -3mm.

3. Chất liệu là yếu tố then chốt:Các vật liệu khác nhau có độ nhạy cảm với tiêu điểm khác nhau. Ví dụ, thép không gỉ nhạy cảm với tiêu điểm hơn thép carbon.