Laserschneiden: Der Einfluss der Fokusposition

Das Laserschneiden ist eine wichtige Anwendung von Lasern, bei der der Laserstrahl mit Hilfe einer Fokussierungslinse auf die Materialoberfläche fokussiert wird, um das Material zu schmelzen.

Gleichzeitig wird das geschmolzene Material durch Druckgas koaxial zum Laserstrahl weggeblasen. Der Laserstrahl und das Material werden relativ zueinander entlang einer bestimmten Bahn bewegt, wodurch eine bestimmte Form des Schnitts entsteht.

Laserschneiden

Hauptseite Faktoren, die das Laserschneiden beeinflussen

Die Laserschneidverfahren wird durch das Zusammenwirken von Bewegungsmechanismus, Steuerungssystem, Laserquelle und Laserkopf erreicht. Die Faktoren, die den Schneideffekt beeinflussen, stammen daher hauptsächlich aus diesen vier Bereichen.

Zu den wichtigsten Faktoren, die sich auf die Schneidwirkung auswirken, gehört die Verteilung der Strahlenergie, Laserleistung, Fokusdurchmesser, Fokusposition, Schnittgeschwindigkeit, Düsendurchmesser usw.

Unter diesen Faktoren ist die Fokusposition der einflussreichste. Eine Änderung der Fokusposition ist gleichbedeutend mit einer Änderung des Strahldurchmessers, der auf die Oberfläche der Platte trifft, und des Einfallswinkels innerhalb der Platte. Dies kann sich auf die Bildung des Schnitts, die Reflexion des Strahls im Inneren des Schnitts und damit auf die Breite des Schnitts auswirken.

Die Breite des Schnitts kann sich auf fast alle Schneideffekte auswirken, z. B. auf die Rauheit der Schnittfläche und den Haftungszustand der Schlacke am Boden.

Was ist die Fokusposition?

Die Fokusposition (Z) bezieht sich auf den Abstand zwischen dem Fokus und der oberen Oberfläche des zu schneidenden Materials.

In der Regel wird der Fokus auf der Plattenoberfläche als Nullfokus bezeichnet, während der Fokus oberhalb der Platte als positiver Fokus und der Fokus unterhalb der Platte als negativer Fokus bezeichnet wird.

Nachstehend finden Sie eine schematische Darstellung:

Laser-Fokus-Position

Einfluss der Fokusposition

Die folgende Abbildung zeigt die Variationsbeziehung zwischen der Fokusposition (Z) und der Breite (W) des oberen Teils der Schnittnaht des Bearbeitungsmaterials.

Einfluss der Fokusposition

Wenn der Fokus auf der Plattenoberfläche liegt, ist die Breite des Schnitts am geringsten.

Wenn sich die Fokusposition ändert, unabhängig davon, ob es sich um eine positive oder negative defokussierenwird die Breite des Schnittes größer.

Das Ausmaß, in dem sich die Schnittbreite vergrößert, hängt von der Brennweite der Schneidkopflinse und der Fokustiefe ab. Im Allgemeinen gilt: Je kürzer die Brennweite und je geringer die Fokustiefe, desto stärker variiert die Schnittbreite mit der Fokusposition.

Vor dem Schneiden von Material ist es notwendig, den Abstand zwischen dem Fokus und dem Material einzustellen.

In der Regel hängt die Wahl der Fokusposition von der Art des zu schneidenden Materials ab, so dass es wichtig ist, sie entsprechend zu wählen.

Wie wählt man die richtige Fokusposition?

Schneiden mit positivem Fokus

Wenn sich der Fokus über dem Schneidstoffwird der Lichtstrahl nach dem Auftreffen auf die Materialoberfläche in der Schnittnaht aufgefächert und gestreut. Dies führt dazu, dass der untere Teil des Schnitts größer ist als der obere Teil.

Diese Art der Fokussierung eignet sich für das oxidative Schneiden, wie z. B. das Brennschneiden von Kohlenstoffstahl, da sie es dem Sauerstoff ermöglicht, den Boden des Werkstücks zu erreichen und an einer ausreichenden Oxidationsreaktion teilzunehmen. Außerdem hilft der größere Schnitt an der Unterseite auch bei der Entfernung von Schlacke.

Beim Brennschneiden von Kohlenstoffstahl führt ein größerer positiver Defokus innerhalb eines bestimmten Bereichs zu einer größeren Punktgröße auf der Materialoberfläche sowie zu einer helleren und glatteren Schnittfläche. Außerhalb eines bestimmten Bereichs reicht die Energie des unteren Teils jedoch möglicherweise nicht aus, was zu undurchlässigen Schnitten oder Schlackenanhäufungen am Boden führen kann.

2KW Laser - positiver Fokus Schneiden von 15mm Kohlenstoffstahl mit Sauerstoff

2KW Laser - positiver Fokus Schneiden von 15mm Kohlenstoffstahl mit Sauerstoff

Negativ fokussiertes Schneiden

Beim Schneiden mit negativem Fokus wird der Fokus im Inneren der Platte positioniert, wodurch sichergestellt wird, dass der untere Teil des Schnitts eine ausreichende Energiedichte aufweist.

Der Schnitt ist oben breiter und unten schmaler, wobei der obere Teil eine größere Schnittamplitude aufweist, was die Fließfähigkeit der Schmelze verbessert. Der untere Teil hat jedoch eine geringere Schnittbreite und erfordert einen größeren Luftstrom.

Negativer Defokus wird in der Regel verwendet, wenn Schneiden mit Luft oder Stickstoff.

Negativfokus Schneiden von 10mm Edelstahl mit Stickstoff

6kW Laser - Negativfokus Schneiden von 10mm Edelstahl mit Stickstoff

Null-Fokus-Schneiden

Beim Null-Fokus-Schneiden kann die kleinste Punktgröße auf der Plattenoberfläche erzielt werden. Daraus ergibt sich ein relativ enger Schmelzbereich und ein kleinerer Schnitt, wodurch es sich für das hochpräzise Schneiden von dünnen Materialien eignet.

2KW Laser - Nullfokusschneiden von 1mm Messing mit Stickstoff

2KW Laser - Nullfokusschneiden von 1mm Messing mit Stickstoff

Schneideigenschaften und Anwendungsbereich verschiedener Fokuspositionen

Fokus Position

Schneideigenschaften

Umfang der Anwendung

Positiver Fokus

Positiver Fokus

Der Schlitz an der Unterseite der Platte ist größer als der an der Oberseite, so dass die Unterseite an der vollständigen Oxidationsreaktion und dem Schlackenaustrag teilhaben kann.Brennschneiden von Kohlenstoffstahl
Negativer Fokus

Negativer Fokus

Der Brennpunkt befindet sich im Inneren der Platte, und die Schnittfuge des oberen Teils der Platte ist größer, wodurch sichergestellt wird, dass der untere Teil eine ausreichende Energiedichte aufweist.Schneiden von rostfreiem Stahl, Kohlenstoffstahl, verzinktem Stahl, Aluminium und Kupfer mit Stickstoff/Luft
Fokus Null

Fokus Null

Der Spalt ist der schmalste und die Bearbeitungspräzision ist hochSchneiden von Blechen/Folien

 

Präzisionsschneiden

In den letzten Jahren hat sich der Leistungsbereich von Faserlasern jährlich vergrößert, und Laserschneidanwendungen haben sich von Kilowatt auf 10.000 Watt geändert.

Unsere Laserfabrik hat sich kontinuierlich mit der Anwendung von Hochleistungslasern befasst und eine einzigartige HBF-Laserleistung (High Brightness Flat Mode) entwickelt. Diese Leistung gewährleistet eine hervorragende Schnittqualität für dicke Bleche und trägt gleichzeitig dem Bedarf an effizienten dünnen Blechen Rechnung. Plattenschneiden.

Gemeinsame Fokusposition von Laserschneiden mit hoher Leistung

Positiver Fokus beim Schneiden von Baustahl mit Sauerstoff

Positiver Fokus auf das Schneiden von Baustahl mit Sauerstoff

Negativfokussierung beim Schneiden von rostfreiem Stahl mit Sauerstoff

Negativer Fokus auf Schneiden von rostfreiem Stahl mit Sauerstoff

Bei konkreten Schneidanwendungen ist es notwendig, die geeignete Fokusposition entsprechend den spezifischen Schneidanforderungen zu wählen.

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Shane
Autor

Shane

Gründerin von MachineMFG

Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.

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