Khi nào nên chọn lấy nét âm cho cắt laser?

Việc “lấy nét âm” (còn được gọi là “lấy nét thấp” hoặc “lấy nét bên trong tấm vật liệu”) của máy cắt laser là bước quan trọng đầu tiên để điều chỉnh vị trí tiêu điểm laser. Nói một cách đơn giản, lấy nét âm là việc đặt tiêu điểm của laser thấp hơn bề mặt vật liệu cần cắt. Việc sử dụng lấy nét âm chủ yếu dựa trên các nguyên tắc và mục đích sau: Khi tiêu điểm nằm bên trong vật liệu, kích thước điểm của chùm tia trên bề mặt vật liệu sẽ lớn hơn và mật độ năng lượng sẽ giảm đi tương đối. Tuy nhiên, điều này lại có lợi trong một số trường hợp nhất định vì nó tạo ra đường đi của ánh sáng thu hẹp rộng hơn, mang lại nhiều lợi ích.

1. Xả xỉ:Việc tạo một vết cắt rộng hơn cho phép các khí phụ trợ (như oxy và nitơ) thổi bay kim loại nóng chảy hiệu quả hơn để ngăn ngừa xỉ bám dính.

2. Nâng cao chất lượng các phần:Đối với các vật liệu dày hơn, máy có thể tạo ra đường cắt thẳng đứng và mượt mà hơn.

3. Bảo vệ ống kính:Việc điều chỉnh tiêu cự xuống có thể ngăn chặn tia sáng sinh ra do việc cắt ảnh phản xạ trực tiếp trở lại thấu kính lấy nét.

Khi nào nên sử dụng tiêu điểm âm (tình huống ứng dụng chính)?

1. Cắt các vật liệu kim loại dày hơn (đặc biệt là thép cacbon)

• Đây là trường hợp ứng dụng quan trọng nhất của lấy nét âm.
• Lý do: Khi cắt các tấm dày, cần thời gian tác động năng lượng lâu hơn để làm tan chảy toàn bộ độ dày. Việc sử dụng than cốc âm (thường từ 1/3 đến 1/2 độ dày của tấm) có thể mở rộng chiều rộng phần trên của vết cắt, nhờ đó oxy (khi cắt thép cacbon) có thể dễ dàng đi vào đáy vết cắt, duy trì phản ứng oxy hóa tỏa nhiệt đầy đủ và thổi bay xỉ một cách trơn tru. Nếu sử dụng tiêu điểm dương hoặc tiêu điểm bằng không (tiêu điểm trên bề mặt hoặc phía trên), phần trên của vết cắt quá hẹp, dễ dẫn đến vết cắt không trong suốt ở đáy, hiện tượng xỉ bám nghiêm trọng và mặt cắt thô ráp.
• Kinh nghiệm thực tế: Khi cắt các tấm thép cacbon dày trên 6mm, thường cần phải bắt đầu sử dụng than cốc âm.
• Khi độ dày tăng lên, lượng lấy nét âm (độ sâu trường ảnh vào vật liệu) cần phải tăng theo. Ví dụ, khi cắt thép carbon dày 20mm, điểm lấy nét có thể được đặt ở độ sâu 3-5mm bên dưới bề mặt.

2. Theo đuổi chất lượng cắt cao

• Khi cần đáp ứng yêu cầu cao về độ thẳng đứng, độ nhẵn và các mặt cắt không có xỉ, ngay cả đối với vật liệu có độ dày trung bình, có thể sử dụng tiêu điểm âm nhẹ để tối ưu hóa luồng khí và phân bổ năng lượng.

3. Khi thực hiện thao tác đục lỗ

• Để ngăn chặn hiện tượng bắn tóe xỉ nhiệt độ cao sinh ra trong quá trình đục lỗ làm hỏng thấu kính, tiêu cự thường được đặt ở chế độ tiêu cự âm để đục lỗ (năng lượng thấp và vị trí sâu), sau đó tiêu cự được điều chỉnh về vị trí cần thiết cho việc cắt sau khi quá trình đục lỗ hoàn tất.

Khi nào bạn không nên sử dụng tiêu điểm âm

1. Cắt vật liệu dạng tấm (thường <3mm)

• Lý do: Cắt tấm kim loại mỏng để đạt tốc độ và độ chính xác cao. Việc sử dụng tiêu cự bằng không hoặc tiêu cự dương nhẹ cho phép tạo ra điểm nhỏ nhất và năng lượng tập trung nhất, dẫn đến vết cắt hẹp hơn, tốc độ nhanh hơn và đường cắt mịn hơn.

2. Khi thực hiện gia công chính xác cao

• Lý do: Để đảm bảo kích thước điểm nhỏ nhất và độ chính xác kích thước cao nhất, tiêu điểm thường được đặt trên bề mặt vật liệu (tiêu điểm bằng không).

3. Khi sử dụng nitơ để cắt thép không gỉ nhằm thu được bề mặt sáng bóng.

• Lý do: Cắt thép không gỉ bằng nitơ dựa vào năng lượng laser để làm tan chảy vật liệu, sau đó sử dụng nitơ áp suất cao để thổi bay phần nóng chảy mà không gây phản ứng với oxy. Để đạt được hiệu quả cắt thẳng đứng, nhẵn mịn và không bị oxy hóa với “bề mặt sáng bóng”, người ta thường sử dụng tiêu điểm bằng không hoặc tiêu điểm dương nhẹ để đảm bảo tập trung năng lượng và tạo ra các đường cắt hẹp và gọn gàng.

Làm thế nào để xác định mức độ tập trung tiêu cực tối ưu?

Không có giá trị cố định nào, và vị trí lấy nét tối ưu cần được xác định thông qua quá trình thử nghiệm và bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:

• Loại vật liệu:Thép carbon, thép không gỉ và nhôm có các chiến lược tập trung khác nhau.
• Độ dày vật liệu:Độ dày càng lớn thì độ lấy nét âm càng cao.
• Khí cắt:Cắt bằng oxy và cắt bằng nitơ có chiến lược lấy nét khác nhau.
• Công suất và chế độ laser:Các máy có công suất và chất lượng chùm tia khác nhau (ví dụ: đơn mode so với đa mode) sẽ có vị trí lấy nét tối ưu khác nhau.

Phương pháp thử nghiệm thông thường là:

1. Hiệu chỉnh tiêu cự:Trước tiên, hãy tìm vị trí "tiêu điểm bằng không" của bề mặt vật liệu (thường máy có chương trình hiệu chuẩn tự động hoặc thủ công).

2. Tạo mẫu thử nghiệm tập trung:Với cùng công suất, tốc độ và áp suất khí, hãy cắt một loạt các đường thẳng hoặc hình mẫu ở các vị trí lấy nét khác nhau (ví dụ: từ 3mm đến -3mm, mỗi bước tăng 0,5mm hoặc 1mm).

3. Hiệu quả đánh giá:Quan sát chất lượng mặt cắt, độ thẳng đứng, tình trạng xỉ bám, chiều rộng khe hở và xem đáy của mỗi vết cắt đã được cắt hay chưa.

4. Chọn điểm tốt nhất:Đảm bảo chất lượng cắt toàn diện, độ ổn định và hiệu quả, lựa chọn vị trí lấy nét tối ưu dựa trên thông số quy trình tùy thuộc vào độ dày vật liệu.

Bản tóm tắt

Nguyên tắc cốt lõi: Vị trí lấy nét cụ thể luôn phụ thuộc vào vật liệu, độ dày, công suất máy và chất lượng yêu cầu. Các thông số quy trình tối ưu phải được xác định thông qua thử nghiệm và kiểm chứng thực tế.Khi vận hành, hãy tham khảo hướng dẫn thông số quy trình do nhà sản xuất thiết bị cung cấp và điều chỉnh sao cho phù hợp với hiệu quả cắt thực tế.