Expertentipps für die Wahl des Laserschnitt-Fokus

Vor dem Schneiden eines Blechs muss der Abstand zwischen dem Laserbrennpunkt und dem zu schneidenden Material richtig eingestellt werden. Unterschiedliche Positionen des Brennpunkts können zu einer unterschiedlichen Präzision des Querschnitts des geschnittenen Materials sowie zu einer unterschiedlichen Verschlackung des Bodens und sogar zum Scheitern des Schneidens des Materials führen. Die Wahl [...]

Wie man den Fokus beim Laserschneiden wählt

Inhaltsverzeichnis

Vor dem Schneiden eines Blechs muss der Abstand zwischen dem Laserbrennpunkt und dem zu schneidenden Material richtig eingestellt werden.

Unterschiedliche Brennpunktpositionen können zu unterschiedlicher Präzision im Querschnitt des geschnittenen Materials sowie zu unterschiedlicher Bodenverschlackung und sogar zum Scheitern des Schneidens des Materials führen.

Die Wahl der Brennpunktposition für die Laserschneidmaschine hängt vom Werkstück und dem zu schneidenden Material ab.

Um die richtige Wahl zu treffen, ist es wichtig, die Laserschneiden Maschine vor dem Gebrauch, um qualitativ hochwertige Schnitte und einen ordnungsgemäßen Betrieb der Maschine zu gewährleisten.

Positiver Fokus Schneiden

Beim Schneiden mit positivem Fokus wird der Brennpunkt über dem zu schneidenden Material positioniert, wobei sich der Brennpunkt auf der Oberseite des Werkstücks befindet.

Beim Brennschneiden von Kohlenstoffstahl wird ein positiver Fokus bevorzugt.

Die Schnittbreite an der Unterseite des Werkstücks ist größer als die an der Oberseite, wodurch die Schlacke besser entfernt wird und Sauerstoff an die Unterseite des Werkstücks gelangen kann, um eine vollständige Oxidation zu ermöglichen.

Innerhalb eines bestimmten Brennweitenbereichs führt ein größerer positiver Brennpunkt zu einer größeren Fleckgröße auf der Oberfläche der Platte, was zu einer besseren Vorwärmung und Wärmeergänzung um den Schnitt herum und zu einer glatteren und helleren Schnittfläche des Kohlenstoffstahls führt.

Für 10.000-Watt-Laser Beim Pulsschneiden von dicken Edelstahlblechen sorgt das Schneiden mit positivem Fokus für eine stabile Qualität, was sich positiv auf die Schlackenentfernung auswirkt und das Risiko von blauem Rücklicht verringert (siehe Abbildung 1).

Die Wirkung eines 12000-W-Lasers beim Schneiden von Kohlenstoffstahl mit einem positiven Brennpunkt

Abb. 1 Die Wirkung einer 12000W Laserschneiden Kohlenstoffstahl mit positivem Brennpunkt

Negativer Fokus Schneiden

Beim Schneiden mit negativem Fokus wird der Brennpunkt innerhalb des Werkstücks positioniert.

In diesem Modus ist der Brennpunkt weiter von der Schnittfläche entfernt, was im Vergleich zum Positivfokusschneiden zu einer relativ größeren Schnittbreite im Werkstück führt. Allerdings sind ein größerer Schnittluftstrom und eine ausreichende Temperatur erforderlich.

Das Schneiden mit negativem Fokus ist geeignet für Schneiden von rostfreiem StahlDas Ergebnis sind eine gleichmäßige Schnittfläche und ein guter Querschnitt.

Beim Perforieren der Platte vor dem Schneiden wird ein negativer Fokus bevorzugt, um eine minimale Perforationsfleckgröße und maximale Energiedichte zu gewährleisten.

Je tiefer die Perforation liegt, desto größer ist der negative Fokuspunkt, wie in Abbildung 2 dargestellt.

Die Wirkung eines 6000-W-Lasers mit negativem Fokus auf rostfreien Stahl

Abb. 2 Die Wirkung eines 6000-W-Lasers mit negativem Fokus auf rostfreien Stahl

Null-Fokus-Schneiden

Beim Nullfokusschneiden wird der Brennpunkt auf der Oberfläche des Werkstücks positioniert. In diesem Fall ist die Schnittfläche in der Nähe des Brennpunkts relativ glatt, während die untere Fläche abseits des Brennpunkts rau erscheint.

Das Nullfokusschneiden wird vor allem beim Schneiden von dünnen Blechen mit kontinuierlichen Lasern und beim Schneiden von Folienschichten mit gepulsten Lasern durch Spitzenleistungsverdampfung eingesetzt.

2000-W-Laserschneiden von dünnen Kohlenstoffstahlblechen bei Nullfokus

Abb. 3 2000-W-Laserschneiden von dünnen Kohlenstoffstahlblechen bei Nullfokus

A Gründliche Inspektion sorgt für besseres Schneiden

1) Sauberkeit des Objektivs.

Die Linse des 10.000-Watt-Schneidkopfes ist für die 10.000-Watt-Laserschneidmaschine von entscheidender Bedeutung. Ihre Sauberkeit wirkt sich direkt auf die Bearbeitungsleistung und die Schnittqualität der Maschine aus.

Eine verschmutzte Linse kann sich nicht nur negativ auf die Schneidergebnisse auswirken, sondern auch Schäden an den internen Komponenten des Schneidkopfes und des Laserausgangskopfes verursachen.

Eine Vorprüfung vor dem Schneiden kann schwere Schäden verhindern.

Die Methode zur Erkennung von Rotlicht ist in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1 Rotlichtnachweisverfahren

DüseEinzelne Düse über 2mmSaubere LinseVerschmutzte Linse
Methoden1. Rotes Licht wird angezeigt, wenn der Laser eingeschaltet ist;Rotlicht-DetektionsverfahrenRotlicht-Detektionsverfahren verschmutzte Linse
2. Das weiße Papier ist etwa 300 mm von der Schneidkopfdüse entfernt, um das rote Licht zu sehen;
3. Wenn schwarze Flecken oder unregelmäßige schwarze Objekte im roten Licht zu sehen sind, ist die Linse verschmutzt und muss vor dem Schneiden und der Fehlersuche gereinigt werden.

2) Koaxiale Fehlersuche.

Die Koaxialität der Düsenaustrittsöffnung und des Laserstrahls ist ein entscheidender Faktor, der sich auf die Schnittqualität auswirkt. Unstimmigkeiten, die durch eine falsche Ausrichtung der Düse und des Laserstrahls verursacht werden, können zu einer unregelmäßigen Schnittfläche führen. In schweren Fällen kann der Laserstrahl auf die Düse treffen, was zu Überhitzung und Verbrennung der Düse führt.

Die Methode der koaxialen Fehlersuche ist in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2 Koaxiales Fehlersuchverfahren

DüseDüse 1,2 mmNormal koaxialAbnormale koaxiale

Werkzeuge

KlebebänderDrei koaxiale
Normal koaxial

Abnormale koaxiale

Methoden1. Koaxiale Einstellung im Brennpunkt 0, so dass sich der Laser in der Mitte der Düse befindet;
2. Licht im Brennpunkt ±6mm;
3. Wenn der Fokus 0 und der ±6mm treffende Lichtpunkt in der Mitte der Düse liegen, ist dies normal.

Ist dies nicht der Fall, muss der Schneidkopf oder der Laserlichtwegversatz ausgetauscht werden.

(3) Prüfen Sie die Punktverteilung.

Die Form des Laserspots spiegelt direkt die Verteilung der Laserenergie in seitlicher Richtung wider. Die Rundheit des Flecks zeigt die Gleichmäßigkeit der Energieverteilung in verschiedene Richtungen an.

Ein stark abgerundeter Punkt mit gleichmäßiger Energieverteilung in alle Richtungen garantiert eine glatte Schnittfläche und eine gleichmäßige Schnittgeschwindigkeit in alle Richtungen, wodurch die Qualität der Schneidprodukte gewährleistet wird.

Tabelle 3 ist die Methode zur Überprüfung der Punktverteilung.

Tabelle 3 Koaxiales Fehlersuchverfahren

Düse

Einzelne Düse über 2mmNormaler LaserspotAbnormaler Laserpunkt

Werkzeuge

Schwarzes Laserpunktpapier
Normaler Laserspot

Abnormaler Laserpunkt

Methoden

1. Das schwarze Laserpunktpapier ist etwa 300 mm von der Schneidkopfdüse entfernt, um einen Punkt zu erzeugen;
2. Wenn im Spot schwarze Flecken zu sehen sind, ist das Objektiv verschmutzt;
3. Wenn der Fleck nicht rund ist und die Mitte verschoben ist, dann ist der Laserspot schlecht verteilt

(4) Prüfung des Wärmebereichs der Düse.

Eines der Hauptprobleme beim Einsatz von 10.000-Watt-Lasern zum Schneiden dicker Kohlenstoffstahlplatten ist die Überhitzung der Düse. Deshalb ist es wichtig, die Düsentemperatur für verschiedene Düsengrößen und Brennpunkte bei voller Leistung zu testen, bevor der Schneidprozess beginnt.

Vor der Durchführung der Tests muss die Koaxialität so ausgerichtet werden, dass der Lichtpunkt am Düsenausgang zentriert ist. Außerdem sollte für die Düse ein Kühlgassystem zum Schneiden installiert werden.

Prüfverfahren:

Unter dem Schneidkopf sollten mit einer geeigneten Menge Wasser gefüllte Eiseneimer aufgestellt werden.

Das Hilfsgas (die Gasart und der Luftdruck sollten entsprechend den spezifischen Anforderungen für das Schneiden eingestellt werden) sollte zuerst eingeblasen werden, und der Laser sollte 30 Sekunden lang mit voller Leistung betrieben werden, um etwaige Veränderungen der Düsentemperatur zu überwachen.

Die Düsengröße sollte dann geändert und der Testvorgang wiederholt werden.

Die Wärmeentwicklung der verschiedenen Düsen sollte aufgezeichnet werden und als Referenz für die anschließende Einstellung des Schneidprozesses dienen.

Wenn die Düsentemperatur nicht innerhalb eines engen Bereichs bleibt, kann dies auf ein Problem mit dem Schneidkopf, der Düse, der Linse oder dem Laser hinweisen, und es sollte eine weitere Fehlersuche durchgeführt werden, bevor mit dem nächsten Schritt in der Einrichtung des Schneidprozesses fortgefahren wird.

Schlussfolgerung

Ob ein positiver oder negativer Brennpunkt für das Laserschneiden verwendet wird, hängt nicht von der Metallmaterial (z. B. nichtrostender Stahl oder Kohlenstoffstahl), sondern vielmehr auf das verwendete Schneidverfahren (z. B. Oxidationsschneiden oder Schmelzschneiden).

Verschiedene Werkstücke, die mit der Laserschneidmaschine bearbeitet werden, können unterschiedliche Fokusmuster erfordern.

Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Auswirkungen von positivem und negativem Fokus beim Schneiden von rostfreiem Stahl und Kohlenstoffstahl und unter Berücksichtigung der individuellen Bearbeitungsbedürfnisse können die Anwender die geeignete Fokusschneidmethode auswählen, um die Leistungsvorteile der Laserschneidmaschine voll auszuschöpfen.

Die 15-kW-Laser der verschiedenen Marken haben im Allgemeinen ähnliche Schnittergebnisse und eine ähnliche Bearbeitungseffizienz sowohl für Kohlenstoffstahl als auch für rostfreien Stahl.

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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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