激光切割时正/负焦点的选择

激光切割时选择正离焦（正焦）还是负离焦（负焦），主要取决于材料类型、板材厚度和工艺要求。下面提供一个清晰、直接的决策指南。

核心原则

· 正焦（零离焦）： 能量最集中，切缝最窄。适用于薄板、高精度、高速度切割，追求的是“精致”。

· 负焦（负离焦）： 能量更分散，切缝更宽。适用于厚板、改善排渣、保护镜片，追求的是“穿透力和质量”。

什么时候用正焦（零离焦）切割？

适用场景：切割薄板（通常指< 3mm），尤其是对精度和速度要求高的场合。

1. 精细切割薄板：

   · 材料举例： 薄碳钢板、不锈钢板、黄铜、铝板等。

   · 原因： 薄板产生的熔渣较少，不需要很宽的切缝来排渣。使用正焦可以获得最小的光斑和最高的能量密度，从而实现极高的切割速度和平滑、垂直的断面。

2. 高精度与窄切缝：

   · 应用举例： 精密零件、电子元件、珠宝首饰、镂空图案等。

   · 原因： 正焦产生的切缝最窄，材料损耗少，可以切割出非常精细的轮廓和尖角，避免过度熔化。

3. 追求切割速度：

   · 在切割薄板时，正焦模式下的高能量密度意味着可以使用更快的进给速度，从而提高生产效率。

总结：当切割薄材料，并且首要目标是速度、精度和窄切缝时，优先选择正焦。

什么时候用负焦（负离焦）切割？

适用场景：切割中厚板（通常指≥ 3mm），尤其是需要良好排渣和断面质量的场合。

1. 中厚板切割：

   · 材料举例： 3mm以上的碳钢、不锈钢、铝板等。

   · 原因： 厚板会产生大量熔融金属（熔渣）。负焦提供更宽的切缝，让辅助气体（如氧气或氮气）能更有效地将熔渣从底部吹走，防止挂渣和切不透。

2. 需要高质量断面：

   · 原因： 对于厚板，如果使用正焦，能量集中在上表面，会导致上半部分光滑而下半部分粗糙。负焦使能量在板材厚度方向上分布更均匀，从而获得从上到下都更一致、更光滑的切割面。

3. 保护聚焦镜：

   · 原因： 在切割厚板，尤其是带有涂锈层的钢板或容易产生大量飞溅的材料时，负焦设置使焦点位于工件内部，增加了工件上表面到聚焦镜的距离，减少了金属飞溅物反弹击中并损坏昂贵聚焦镜的风险。

4. 特定工艺（如铝合金氮气切割）：

   · 原因： 切割铝合金时通常使用氮气作为辅助气体，要求高压气流将熔融铝液吹走。负焦提供的宽切缝对于高压氮气的流动和排渣至关重要，是保证切割无毛刺、亮面效果的关键。

总结：当切割较厚材料，并且首要目标是保证切透、减少挂渣、获得均匀断面和保护设备时，优先选择负焦。

快速决策流程图

实践中的小提示

1. 最佳离焦量是试出来的： 上述规则是通用指南。对于特定的机床和材料，最佳离焦量需要通过工艺试验来确定。操作员会做一个“切缝测试”，通过观察断面质量和挂渣情况来找到最优参数。

2. 负焦量的设定： 负焦的量通常不是一个固定值，而是与板材厚度相关的一个范围。一个常见的起始参考点是板材厚度的 1/4 到 1/3。例如，切割12mm的碳钢，可以从-2mm到-3mm开始试验。

3. 材料是关键： 不同材料对焦点的敏感性不同。例如，不锈钢比碳钢对焦点更敏感。