ما هو سبب تراكم الخبث وانسداد الفوهة أثناء القطع بالليزر؟

من المشاكل الشائعة انسداد فوهة القطع بالليزر بالخبث، والذي ينتج عادةً عن مجموعة من العوامل. فيما يلي الأسباب الرئيسية وتحليلها المنهجي:

تحليل الأسباب الجذرية

1. مشكلة الغاز المساعد

• ضغط الهواء غير كافٍ: ضغط الغاز غير كافٍ لنفخ الخبث بشكل فعال، مما يتسبب في تناثر الخبث لأعلى والتصاقه بالجدار الداخلي للفوهة.
• استخدام غاز غير نقي/نوع خاطئ: عند قطع الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم باستخدام هواء مضغوط يحتوي على رطوبة أو شوائب، يسهل حدوث تفاعل أكسدة وتكوّن خبث لزج. لا يُستخدم الأكسجين عند قطع الفولاذ الكربوني (لدعم الاحتراق)، أو لا يُستخدم النيتروجين عالي النقاء عند قطع الفولاذ المقاوم للصدأ/الألومنيوم (للحماية من الأكسدة).
• تدفق الغاز غير مستقر: نظام إمداد الغاز يتسرب، أو خط الأنابيب طويل جدًا، أو صمام تنظيم ضغط الغاز معطل.

2. لا تتطابق معايير المواد والعملية

قضايا المواد:

• السطح مطلي أو صدئ أو دهني.
• التركيب غير المتجانس للمواد (على سبيل المثال، ارتفاع نسبة السيليكون في سبائك الألومنيوم).
• الصفيحة سميكة للغاية وتتجاوز الحد المسموح به للمعدات.

إعدادات المعلمات غير صحيحة:

• الطاقة منخفضة جدًا / السرعة بطيئة جدًا: مدخلات طاقة غير كافية، تبخر غير كامل للمادة، تكوين خبث لزج.
• إزاحة موضع التركيز: يكون التركيز مرتفعًا جدًا أو منخفضًا جدًا، مما يؤدي إلى كثافة طاقة غير كافية وقطع غير كافٍ.
• معايير التثقيب الخاطئة: تناثر الخبث بشكل خطير أثناء التثقيب، والتثقيب التدريجي أو الحماية من التأخير غير معتمدة.

3. حالة المعدات والفوهات

• تلف أو تآكل الفوهة: تصبح فتحة الفوهة أكبر أو مشوهة أو يكون الجدار الداخلي خشنًا، مما يتسبب في اضطراب تدفق الهواء.
• المسافة غير المناسبة بين الفوهة والصفيحة: المسافة كبيرة جدًا (انتشار الغاز) أو صغيرة جدًا (سهولة الاصطدام وتناثر الخبث).
• تلوث النظام البصري: يتسبب تلوث عدسة التركيز في تباعد الشعاع وانخفاض كثافة الطاقة.
• عطل في نظام التبريد: رأس الليزر يسخن بشكل مفرط، مما يؤثر على جودة الشعاع واستقرار الغاز.

4. العوامل البيئية والتشغيلية

• الغبار المحيط: جودة الهواء الرديئة في ورشة العمل، ويدخل الغبار إلى الفوهة مع تدفق الهواء.
• تسلسل قطع غير منطقي: قطع مستمر للثقوب الصغيرة والزوايا الحادة والأجزاء الأخرى، مما يؤدي إلى تراكم الحرارة.

التحقيق المنهجي والحل

الخطوة الأولى: فحص نظام الغاز

• استخدم مقياس الضغط للتحقق مما إذا كان ضغط الهواء عند مخرج الفوهة يفي بمتطلبات المادة (على سبيل المثال، يلزم 1.2-1.5 بار لقطع الفولاذ الكربوني 8 مم).
• تحقق من نقاء مصدر الغاز: يجب أن يكون نقاء النيتروجين≥99.99 (لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ)، ويجب أن تكون نقاوة الأكسجين≥99.95 (قطع الفولاذ الكربوني).
• تحقق مما إذا كان أنبوب الهواء مثنيًا أو به تسريب، وما إذا كان الفلتر بحاجة إلى استبدال.

الخطوة الثانية: تحسين معلمات العملية

• اضبط الطاقة والسرعة: راجع جدول معلمات سُمك المادة لإجراء القطع التجريبي والمعايرة. على سبيل المثال: لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ بسُمك 2 مم، الطاقة الموصى بها هي 1500 واط، والسرعة 25 مترًا/دقيقة، وضغط النيتروجين 1.5 بار.
• التركيز المعاير: استخدم اختبار قسيمة التركيز للعثور على أفضل موضع للتركيز (عادةً ما يكون 1/3 سمك أسفل سطح المادة).
• عملية التثقيب المُحسّنة: تعتمد الصفيحة السميكة على التثقيب التدريجي، ويتم ضبط تأخير النفخ من 0.5 إلى 1 ثانية.

الخطوة 3: صيانة المعدات

• استبدل الفوهة: تحقق مما إذا كانت فتحة الفوهة مستديرة، ويوصى بتنظيفها قبل كل وردية، واستبدل الفوهة القياسية كل 40 ساعة.
• تنظيف النظام البصري: امسح العدسات بانتظام باستخدام الإيثانول المطلق (تحقق يوميًا).
• قم بمعايرة مستشعر الارتفاع: تأكد من أن المسافة بين الفوهة واللوحة ثابتة (عادةً 0.8-1.5 مم).

الخطوة الرابعة: إدارة المواد والعمليات

• نظف سطح الورقة قبل قصها.
• أضف أسلاك توصيل عند البرمجة لتجنب حدوث شرارة كهربائية مباشرة من داخل المادة.
• استخدم الطلاءات المضادة للانعكاس أو رؤوس القطع الخاصة للمواد شديدة الانعكاس (مثل النحاس والألومنيوم).

قائمة التدابير الوقائية

1. الفحص اليومي: ضغط الغاز، نظافة العدسة، تآكل الفوهة.

2. الصيانة الأسبوعية:قم بتنظيف فلتر الهواء ومعايرة ارتفاع رأس القطع.

3. إدارة المعلمات: إنشاء قاعدة بيانات لمعلمات المواد، وإجراء عملية التحقق من القطع التجريبي قبل قطع الألواح السميكة.

4. التحكم البيئي: تم تجهيز ورشة العمل بمعدات لإزالة الغبار للحفاظ على درجة حرارة ورطوبة ثابتتين (درجة حرارة 25±5 درجة مئويةالرطوبة <60%).

العلاج الطارئ السريع

في حال حدوث خدعة:

• 1. أوقف القطع فوراً ونظف الفوهة.
• 2. تحقق من جودة الشق: إذا كان المقطع خشنًا وبه خبث، فقم بضبط المعلمات قبل المتابعة.
• 3. يمكن استخدام وقت قصير لتنظيف الإبرة بشكل خاص، وعند الحاجة إلى استبدال الفوهة وفحص العدسة.

من خلال التحقيق المنهجي المذكور أعلاه، يمكن حل أكثر من 90% من مشكلة تراكم الخبث والانسداد. ويكمن الحل في الحفاظ على استقرار المعدات ونقاء الغاز ومطابقة المعايير. يُوصى بإنشاء سجل للصيانة الوقائية للحد من الأعطال من جذورها.