كيف يؤثر ضغط الهواء على قسم القطع

يُعد ضغط الهواء أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على جودة القطع (وخاصة جودة قطع الأجزاء). ولا يقتصر تأثيره على مستوى "جيد جدًا" أو "جيد جدًا"، بل هو "نطاق مثالي" يجب ضبطه بدقة مع عوامل أخرى مثل سرعة القطع والطاقة/التيار، إلخ. بشكل عام،ينعكس تأثير ضغط الهواء على قسم القطع بشكل رئيسي في حالة الخبث المعلق، وخشونة القسم، وعرض الشق، والحافة السفلية.فيما يلي حالتان يجب شرحهما بالتفصيل:

1. القطع بالليزر (القطع بمساعدة الأكسجين للمعادن كمثال)

في عملية القطع بالليزر، يتمثل الدور الرئيسي للغاز (مثل الأكسجين والنيتروجين) فيما يلي:

• الاحتراق المساعد (الأكسجين):تفاعل طارد للحرارة مع المعدن، مما يزيد من الطاقة.
• إزالة الخبث:نفخ المادة المنصهرة في الشق لتشكيل قطع نظيف.
• حماية العدسة وجسم المسدس:منع تناثر الماء من إتلاف المكونات البصرية.

آثار انخفاض ضغط الهواء:

• يُعدّ خشونة السطح وتراكم الخبث مشكلةً خطيرةً، وهذا هو أبرز عيوب هذه العملية. فعدم كفاية ضغط الهواء لا يسمح بإزالة المعدن المنصهر من أسفل الشقّ بكفاءة وسرعة. يلتصق هذا المعدن المنصهر بأسفل الصفيحة، مُشكّلاً خبثاً يصعب إزالته. في الوقت نفسه، يتصلب المعدن المنصهر الذي لا يمكن إزالته، مما يجعل سطح القطع خشناً وغير أملس، ويُشكّل خطوطاً.
• انخفاض سرعة القطع: من أجل إزالة الخبث، قد يكون من الضروري تقليل سرعة القطع، وإلا فلن يكون من الممكن القطع وسيؤثر ذلك على كفاءة الإنتاج.
• قد لا يخترق: في الحالات القصوى، يكون ضغط الهواء منخفضًا جدًا بحيث لا يمكن النفخ عبر الطبقة المنصهرة، مما يتسبب في انقطاع عملية القطع.

آثار ارتفاع ضغط الهواء:

• يُنتج المقطع العرضي دوامات وتزداد خشونة السطح: فارتفاع ضغط الغاز بشكل مفرط يُؤدي إلى تدفق مضطرب في الشق بدلاً من التدفق الصفائحي المستقر. يُعيق هذا الاضطراب التدفق الطبيعي للمعدن المنصهر، ويُعيق تكوّن دوامة جانبية منتظمة على جانب القطع، مما يجعل المقطع يبدو مُزخرفًا، ولكنه يُقلل من نعومته.
• يتسع الشق: الغاز عالي الضغط يعادل "تفجير" بؤرة الليزر، مما يؤدي إلى أن تكون الأجزاء العلوية والسفلية من الشق أعرض من المعتاد، وتقل الدقة.
• الجزء السفلي من القطع محترق بشكل مفرط أو على شكل إسفين: سيؤدي الغاز عالي الضغط إلى جلب الكثير من الحرارة إلى الجزء السفلي من الصفيحة، مما يؤدي إلى احتراق مفرط للمادة السفلية، وتشكيل حافة سفلية أكبر (حتى الزوايا المستديرة)، ويظهر القطع على شكل إسفين مع قمة عريضة وقاعدة ضيقة، بدلاً من مقطع رأسي.
• زيادة تكلفة الغازات المهدرة: الضغط العالي غير الضروري سيزيد بشكل مباشر من تكلفة استهلاك الغاز.

أفضل ضغط هواء:

• يجب ضبطها بشكل شامل وفقًا للمادة، والسمك، وسرعة القطع، وكفاءة الليزر للصفيحة.
• بالنسبة للألواح السميكة، عادة ما يكون هناك حاجة إلى ضغط هواء أعلى لضمان وجود طاقة كافية لإزالة الخبث الموجود في الأسفل.
• عند استخدام الأكسجين، يجب أن يراعي ضبط ضغط الهواء أيضًا توافق تفاعل الاحتراق.

2. القطع بالبلازما

• في عملية القطع بالبلازما، يعتبر الغاز (والماء) هو الوسط الذي يولد قوس البلازما، وهو أيضاً الطاقة التي تطرد المواد المنصهرة وتقيد القوس.

آثار انخفاض ضغط الهواء:

• القوس غير مستقر ويسهل كسره: الضغط غير كافٍ لتشكيل قوس بلازما مستقر ومركز.
• يتم تقليل طاقة القطع ولا يمكن قطع المادة: طاقة وسرعة قوس البلازما غير كافية لإذابة المادة ونفخها بشكل فعال، خاصة عند قطع الصفائح السميكة.
• تراكم الخبث بشكل خطير: على غرار القطع بالليزر، لا يمكن إزالة الخبث بشكل فعال، مما يؤدي إلى زيادة تراكم الخبث في الأسفل.
• القطع "مقوس": سيصبح القطع على شكل حرف V مع قمة عريضة وقاعدة ضيقة، لأن القوس لا يملك طاقة كافية في الأسفل للقطع عموديًا.

آثار ارتفاع ضغط الهواء:

• يتم "نفخ" القوس الكهربائي، ولا تتركز الطاقة: فارتفاع ضغط الغاز بشكل مفرط سيؤدي إلى تباعد قوس البلازما بشكل كبير، مما ينتج عنه انخفاض في كثافة الطاقة. وعلى الرغم من سرعة تدفق الهواء العالية، إلا أن طاقة القطع قد تنخفض، خاصةً بالنسبة للصفائح السميكة.
• زيادة تآكل الأقطاب الكهربائية والفوهات: الضغط العالي يعني شدة عمل أعلى، مما يؤدي إلى تقصير عمر خدمة الأجزاء المعرضة للتآكل (الأقطاب الكهربائية والفوهات) بشكل كبير.
• ينصهر الجزء العلوي من القطع، مكونًا "فمًا على شكل جرس": سيؤدي القوس المتباعد إلى صهر الجزء العلوي من القطع بشكل مفرط، مما يشكل قطعًا على شكل حرف V مقلوب مع قمة عريضة وقاعدة ضيقة، وهي سمة نموذجية للقطع بالبلازما مع ضغط هواء مفرط.
• المقطع الخشن: سيؤدي القوس غير المستقر إلى أخاديد وتموجات أعمق في المقطع المقطوع.

أفضل ضغط هواء:

• يجب الالتزام التام بالمعايير التي يوصي بها مُصنِّع وحدة تزويد الطاقة بالبلازما، وذلك فيما يخص نوع وحدة التزويد، وفتحة الفوهة، ونوع/سُمك الصفيحة. وتكون متطلبات مطابقة الضغط في عملية القطع بالبلازما أكثر صرامة.

جدول مقارنة موجز

الاستنتاجات والتوصيات

1. لا توجد قيمة عالمية:تعتمد قيمة الضغط المثلى على عملية القطع المحددة (الليزر/البلازما)، ونوع المادة، والسمك، وسرعة القطع، ومعايير العملية الأخرى.

2. تحديد ذلك عن طريق القطع التجريبي:الطريقة الأكثر موثوقية هي تجربة القطع. مع ثبات القدرة والسرعة، اضبط ضغط الهواء بدقة، ولاحظ تغير مقطع القطع، وابحث عن قيمة ضغط الهواء التي تحقق أقل كمية من الخبث المعلق، وأكثر مقطعًا نعومة، وأفضل استقامة لخط القطع.

3. انتبه إلى التوافق العام:يجب أن يتناسب ضغط الهواء بدقة مع سرعة القطع. وعادةً ما تتطلب زيادة السرعة زيادة مماثلة في ضغط الهواء لضمان إزالة الخبث في الوقت المناسب.

4. ضمان جودة مصدر الغاز:بالإضافة إلى الضغط، فإن نقاء وجفاف الغاز مهمان للغاية أيضًا، خاصة بالنسبة للقطع بالليزر والقطع بالبلازما للمواد العاكسة للغاية.

لذلك، عندما يتبين أن جودة الجزء المقطوع رديئة، فإن ضغط الهواء هو أحد المعايير الرئيسية التي يجب فحصها وضبطها أولاً.