Cracking the Code: Two Common Types of Dross in Air Negative-Focus Laser Cutting of Carbon Steel

Giriş

Mənfi fokus şəraitində hava ilə lazerlə karbon poladının kəsilməsi prosesində şlak yapışması geniş yayılmış bir problemdir. Bu problem yalnız kəsmə səthinin keyfiyyətinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərmir, məsələn, kobudluq və qeyri-bərabərlik yaradır, həm də şlakın çıxarılması üçün əlavə emal sonrası addımlar atmağı tələb etməklə istehsal səmərəliliyini azaldır. Sənaye istehsalı ssenarilərində, xüsusən də karbon poladının yüksək dəqiqlikli və yüksək səmərəli kəsilməsini tələb edən istehsal proseslərində şlak yapışmasının olması xərclərin artmasına və məhsulun rəqabət qabiliyyətinin azalmasına səbəb ola bilər. Buna görə də, bu problemin başa düşülməsi və həlli böyük əhəmiyyət kəsb edir. Bu məqalədə sahədəki istehsalçılar və operatorlar üçün dərin məlumatlar və praktik həllər təqdim etmək məqsədi daşıyan iki ümumi şlak yapışması növü araşdırılacaq.

Tip 1: Alt hissədə davamlı, damcılayan buruqlar (çöküntü)

Xüsusiyyətlər

Bu tip tullantı nisbətən böyük və davamlı forması ilə xarakterizə olunur. Kəsmə hissəsinin alt kənarına möhkəm yapışır və əridilmiş metal muncuqlar zənciri kimi təqdim olunur. Bu muncuqların diametri konkret kəsmə şəraitindən asılı olaraq bir neçə millimetrdən daha böyüklərə qədər dəyişə bilər. Bu davamlı və sallanan tullantı yalnız kəsilmiş kənarın görünüşünə təsir etmir, həm də iş parçasının sonrakı emalına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Məsələn, dəqiq istehsalda belə tullantı hissələrin yığılmasına mane ola bilər və məhsulun ümumi dəqiqliyini azaldır.

Səbəblər

Qeyri-kafi enerjiBu, ən fundamental səbəbdir. Mənfi – fokuslu kəsmə o deməkdir ki, fokus nöqtəsi lövhənin səthinin altındadır və bu da ləkənin diametrinin artmasına və enerji sıxlığının azalmasına səbəb olur. Enerji materialı tamamilə buxarlandırmaq və ya əritmək üçün kifayət deyilsə, qalan maye metal köməkçi qaz tərəfindən tamamilə üfürülə bilmir və beləliklə, dibdə kondensasiya olunaraq tullantı əmələ gətirir. Məsələn, uyğun olmayan lazer güc parametri ilə qalın ölçülü karbon polad lövhəni kəsərkən, kəsiyin dibinə çatan enerji materialın həcmini idarə etmək üçün kifayət deyil və bu da tullantı əmələ gəlməsinə səbəb olur.

Qeyri-kafi və ya qeyri-sabit hava təzyiqiHava kompressoru kifayət qədər təzyiq təmin etməyə bilər və ya hava təzyiqində əhəmiyyətli dalğalanmalar ola bilər. Bu, ərimiş metal mayesini yarıqdan uzaqlaşdırmaq üçün kifayət qədər impuls yarada bilməməyə səbəb olur. Köməkçi qaz kimi hava azotla müqayisədə daha az kinetik enerjiyə malik olduğundan, hava təzyiqinə daha yüksək tələblər qoyur. Köhnəlmiş hava təchizatı sistemləri olan bəzi sənaye istehsal xətlərində qeyri-sabit hava təzyiqi qeyri-sabit kəsmə keyfiyyətinə səbəb ola bilər və ərimiş metalın səmərəsiz çıxarılması səbəbindən tez-tez tullantılar əmələ gəlir.

Həddindən artıq kəsmə sürətiLövhə lazer şüasına nisbətən çox sürətlə hərəkət etdikdə, materialın vahid uzunluğuna görə udulan enerji kifayət deyil. Nəticədə, material tamamilə kəsilmir və əridilmiş materialın uçub getməsi üçün kifayət qədər vaxtı olmur. Düzgün parametr optimallaşdırması olmadan yüksək sürətli kəsmə cəhdlərində iş parçasının sürətli hərəkəti lazerin bəzi sahələri qaçırmasına, kəsilməmiş və ya qismən kəsilmiş materialın bərkiməsinə və tullantıya çevrilməsinə səbəb ola bilər.

Yanlış fokus mövqeyiMənfi fokus miqdarı çox böyük təyin olunarsa, enerji həddindən artıq dağılır. Nəticədə, kəsiyin dibindəki enerji kifayət qədər deyil və bu da dibdəki materialın tam emalını çətinləşdirir və nəticədə çirk əmələ gəlməsinə səbəb olur.

Həllər

Lazer gücünü optimallaşdırın:

Gücü lazımi şəkildə artırınLazer gücünün artırılması enerji girişini artırmağın ən birbaşa və təsirli yoludur. Gücün lövhənin qalınlığına və kəsmə sürətinə uyğun olmasını təmin etmək vacibdir. 5 mm qalınlığında karbon polad lövhə üçün bir sıra sınaqlardan sonra lazer gücünün 1000 Vt-dan 1200 Vt-a qədər artırılmasının tullantı miqdarını əhəmiyyətli dərəcədə azalda biləcəyi aşkar edilə bilər.

Fokus mövqeyini tənzimləyin:

Mənfi - fokus miqdarını azaldınMənfi fokus miqdarını azaltmaq üçün fokus nöqtəsini yuxarıya (lövhənin səthinə doğru) tənzimləməyə çalışın. Bu, kəsiyin altındakı enerji sıxlığını artıra bilər. Ən az çirkli fokus nöqtəsini tapmaq üçün -1 mm-dən -3 mm-ə qədər müxtəlif parametrlərlə kəsmə yolu ilə fokus-mövqe prosesi sınağı aparıla bilər. Məsələn, 3 mm qalınlığında karbon polad lövhənin kəsilməsi sınağında, -1,5 mm mənfi fokus miqdarının minimal çirkli ən təmiz kəsiklə nəticələndiyi aşkar edilmişdir.

Qaz parametrlərini tənzimləyin:

Hava təzyiqini artırınHava təzyiqinin kifayət qədər yüksək olduğundan əmin olun. Nazik lövhələr üçün 0,8 – 1,2 MPa təzyiq, qalın lövhələr üçün isə daha yüksək təzyiq tələb oluna bilər. Qaz mənbəyinin təmiz, quru və təzyiqin sabit olduğundan əmin olmaq üçün hava kompressorunu və qurutma və filtrasiya sistemini müntəzəm olaraq yoxlayın. Havadakı yağ və nəm kimi çirkləndiricilər kəsmə effektinə ciddi təsir göstərə bilər. İstehsal sexində nasaz hava təzyiqi tənzimləyicisini dəyişdirdikdən və yüksək səmərəli hava qurutma filtrini quraşdırdıqdan sonra kəsmə keyfiyyəti xeyli yaxşılaşdı və tullantılar daha az oldu.

Kəsmə sürətini azaldın:

Sürəti lazımi qaydada azaldınKəsmə sürətinin azaldılması materialın enerjini udması üçün daha çox vaxt verir və bu da onun tamamilə əriyib uçmasını təmin edir. Ən yaxşı tarazlığı tapmaq üçün sürət və güc əlaqələndirilmiş şəkildə tənzimlənməlidir. 8 mm qalınlığında karbon polad lövhəni kəsərkən, uyğun gücü qoruyarkən kəsmə sürətini 1000 mm/dəq-dən 800 mm/dəq-yə endirmək, dibdəki davamlı çirkabı effektiv şəkildə aradan qaldıra bilər.

Tip 2: Alt hissədə incə, sərt dənəvər çöküntü

Xüsusiyyətlər

Bu tip tullantı incə və sərt teksturası ilə xarakterizə olunur. Kəsmə səthinə möhkəm yapışan kiçik qranullar və ya toz kimi görünür. Bu dənəvər tullantı hissəcikləri adətən birinci tip davamlı tullantılarla müqayisədə ölçülərinə görə daha kiçik olur, adətən mikrometrlərdən sub-millimetrlərə qədər dəyişir. Onların sərtliyi sonrakı emal zamanı onların təmizlənməsini çətinləşdirir və tez-tez daha aqressiv mexaniki və ya kimyəvi üsullar tələb edir. Məsələn, təmizləmə üçün sadə məftil fırçasından istifadə edərkən, dənəvər tullantı hələ də səthdə qala bilər ki, bu da iş parçasının ümumi görünüşünə və keyfiyyətinə təsir göstərir.

Səbəblər

Həddindən artıq material oksidləşməsiBu, hava ilə kəsilmənin ayrılmaz xüsusiyyətidir. Kəsmə zamanı yüksək temperaturlu mühitdə havadakı oksigen karbon poladla şiddətli reaksiyaya girir. Kimyəvi reaksiyalara əsasən Fe + O₂ → FeO/Fe₃O₄/Fe₂O₃ daxildir. Yaranan oksidlər (əsasən dəmir oksidləri) yüksək ərimə nöqtələrinə və yüksək özlülüklərə malikdir. Nəticədə, onlar köməkçi qaz tərəfindən asanlıqla uçurulmur və sərt tullantı əmələ gətirmək üçün kondensasiya olunur. Köməkçi qaz kimi hava olan qalın divarlı karbon polad boruların kəsilməsi zamanı çoxlu miqdarda yüksək ərimə nöqtəli dəmir oksidləri əmələ gəlir ki, bunları kəsmə sahəsindən xaric etmək çətindir və bu da dənəvər tullantıların əmələ gəlməsinə səbəb olur.

Həddindən artıq istilik girişiQeyri-kafi enerji birinci növ tullantıya səbəb olsa da, adətən yüksək güc və aşağı sürətin kombinasiyasından qaynaqlanan həddindən artıq istilik girişi lövhənin həddindən artıq yanmasına səbəb ola bilər. Bu, çox miqdarda yüksək ərimə nöqtəli oksidlərin əmələ gəlməsinə səbəb olur və tullantı problemini daha da artırır. Həddindən artıq yüksək lazer gücü və çox yavaş kəsmə sürəti ilə nazik karbon polad təbəqəni kəsməyə çalışarkən, material nəinki həddindən artıq oksidləşməyə məruz qalır, həm də qeyri-bərabər əriyir və buxarlanır və kəsilmiş səthdə dənəvər tullantılar qalır.

Burun aşınması və ya səhv düzülüşüAşınmış ucluqlar hava axınının pozulmasına səbəb ola bilər və onun yarığa simmetrik və şaquli şəkildə daxil olmasının qarşısını alır. Əgər ucluq mərkəzi lazer şüası ilə koaksial deyilsə, qazın üfürmə qabiliyyəti zəifləyir və ərimiş şlak effektiv şəkildə çıxarıla bilmir. Ucluqların dəyişdirilmədən uzun müddət istifadə edildiyi istehsal xəttində aşınmış ucluqlar hava axınının optimal istiqamətdən sapmasına səbəb olur və nəticədə şlakın səmərəsiz təmizlənməsi səbəbindən kəsici səthdə dənəvər tullantılar toplanır.

Həllər

Kəsmə sürəti və gücünün uyğunluğunu optimallaşdırın:

"Yüksək sürətli, orta güclü" strategiyasını qəbul edinTam nüfuzetməni təmin etmək şərtilə, sürəti müvafiq şəkildə artırmaq və gücü azaltmaq materialın yüksək temperatur zonasında qalma müddətini azalda bilər və bununla da həddindən artıq oksidləşmə reaksiyasını azalda bilər. Bu yanaşma birinci növ tullantı üçün həll yoluna ziddir və diqqətli şəkildə düzəliş tələb edir. 2 mm qalınlığında karbon polad təbəqə üçün kəsmə sürətini 1500 mm/dəq-dən 1800 mm/dəq-yə artırmaq, eyni zamanda gücü 800 Vt-dan 700 Vt-a endirmək dənəvər tullantıların əmələ gəlməsini effektiv şəkildə azalda bilər.

Qaz parametrlərini tənzimləyin (strateji dəyişikliklər):

Nazik lövhələr üçün hava təzyiqini bir az azaltmağa çalışınHəddindən artıq yüksək hava təzyiqi, şlakı üfürmək əvəzinə, oksidləşmə reaksiyasını daha da şiddətləndirə bilər. Şlakın üfürülə biləcəyini təmin edərkən daha aşağı hava təzyiqindən istifadə etmək məsləhətdir. 1 mm qalınlığında karbon polad lövhənin kəsilməsi sınağında, digər parametrləri sabit saxlayarkən, hava təzyiqini 1,0 MPa-dan 0,8 MPa-ya endirmək, daha az dənəvər tullantı ilə daha təmiz bir kəsik əldə etməyə imkan verir.

Qazın təmizliyini təmin edinYalnız quru və yağsız sıxılmış hava istifadə edilməlidir. Nəm ərimiş metalı tez bir zamanda soyuda və oksidləşməni artıra bilər, yağ çirklənməsi isə linzaları çirkləndirə və kəsmə keyfiyyətinə təsir edə bilər. Hava təchizatı sistemində yüksək səmərəli hava qurutma və yağ süzgəc cihazlarının quraşdırılması havanın təmizliyini təmin edə bilər, kəsmə keyfiyyətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra və tullantıları azalda bilər.

Burunu yoxlayın və dəyişdirin:

Burun vəziyyətini yoxlayın: Ucluğu müntəzəm olaraq aşınma, deformasiya və ya şlak tıxanması üçün yoxlayın. Aşınmış ucluqlar dərhal dəyişdirilməlidir. İstehsalat emalatxanasında, hər 50 saatlıq işləmə zamanı ucluqların planlı yoxlanılması ucluq problemlərindən qaynaqlanan çirkabın yaranmasının qarşısını ala bilər.

Burun mərkəzini kalibrləyin: Ucluq dəliyinin mərkəzinin lazer şüası ilə tamamilə üst-üstə düşməsini təmin etmək üçün hizalama kağızından və ya ixtisaslaşdırılmış hizalama alətlərindən istifadə edin. Bu, hava axınının düzgün istiqamətini təmin etmək üçün vacib bir addımdır. Peşəkar ucluq-hizalama alətindən istifadə etdikdən sonra, kəsmə keyfiyyəti nəzərəçarpacaq dərəcədə yaxşılaşır və optimallaşdırılmış hava axını istiqaməti sayəsində dənəvər tullantılar əhəmiyyətli dərəcədə azalır.

Kaplamalı lövhələrdən istifadə edin:

Emal şərtləri imkan verirsə, sinklənmiş lövhələr kimi örtüklü polad lövhələrdən istifadə edinÖrtük bəzən kəsmə prosesi zamanı müəyyən bir "axın-köməkçi" rolunu oynaya bilər və ya şlakın xüsusiyyətlərini dəyişdirə bilər ki, bu da tullantıların çıxarılmasını asanlaşdırır. Lakin bu, əsas həll yolu deyil. Sinklənmiş karbon polad lövhələri kəsərkən, sink örtüyü əridilmiş metal və oksidləşmə məhsulları ilə şlakın xüsusiyyətlərini dəyişdirən şəkildə reaksiyaya girə bilər və onun kəsmə səthindən çıxarılmasını asanlaşdırır.

Sürətli Problem Həlli Addımları

Avadanlıq yoxlaması

Qoruyucu linzaQoruyucu linzanın təmiz və zədələnməmiş olub olmadığını müntəzəm olaraq yoxlayın. Çirkli və ya zədələnmiş linza lazer enerjisini əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər ki, bu da kəsmə keyfiyyətinin qeyri-sabitliyinə və şlak yapışmasının artmasına səbəb olur. Çirkləndiricilər aşkar edilərsə, linzanı müvafiq təmizləyici vasitələr və alətlərdən istifadə edərək diqqətlə təmizləyin.

Burun: Ucluğu aşınma, deformasiya və ya tıxanma əlamətləri üçün yoxlayın. Böyümüş və ya qeyri-müntəzəm daxili diametri olan köhnəlmiş ucluq hava axınının optimal istiqamətdən sapmasına və şlak üfürmə qabiliyyətini zəiflətməsinə səbəb ola bilər. Hər hansı bir problem aşkar edilərsə, ucluğu dərhal dəyişdirin. Bundan əlavə, ucluğun ölçüsünün konkret kəsmə işi üçün düzgün olduğundan əmin olun, çünki düzgün olmayan ölçülü ucluq da şlak problemlərinə səbəb ola bilər.

Hava təzyiqiHava təzyiqinin təyin olunmuş dəyərə çatdığını və kəsmə prosesi boyunca sabit qaldığını yoxlayın. Hava təzyiqini dəqiq izləmək üçün etibarlı bir təzyiq ölçən cihaz quraşdırın. Hava təzyiqindəki dalğalanmalar əridilmiş metalın sabit şəkildə çıxarılmasını poza bilər və nəticədə şlak əmələ gələ bilər. Təzyiq qeyri-kafi və ya qeyri-sabitdirsə, problemin mənbəyini müəyyən etmək və həll etmək üçün hava kompressoru, boru kəmərləri və klapanlar da daxil olmaqla hava təchizatı sistemini yoxlayın.

Qaz mənbəyiQaz mənbəyinin quru və təmiz olduğundan əmin olun. Havadakı nəmlik əridilmiş metalı sürətlə soyudaraq oksidləşməyə və sərt şlakların əmələ gəlməsinə səbəb ola bilər. Yağ çirklənməsi yalnız linzaları çirkləndirməklə yanaşı, həm də kəsmə zamanı kimyəvi reaksiyalara təsir göstərərək keyfiyyətsiz kəsiklərə səbəb ola bilər. Havanın təmizliyini təmin etmək üçün hava təchizatı sistemində yüksək səmərəli hava qurutma və yağ süzgəc cihazları quraşdırın.

Fokus Optimallaşdırması

Fokuslama mövqeyi prosesi testinin aparılması son dərəcə vacibdir. Bu test, kəsilən konkret material və qalınlıq üçün optimal fokuslama mövqeyini müəyyən etməyə kömək edir. Müxtəlif materiallar və qalınlıqlar, minimal şlak yapışması ilə ən yaxşı keyfiyyətli kəsiklərə nail olmaq üçün fərqli fokuslama parametrləri tələb edir.

Metod, mənfi fokus şəraitində hava ilə karbon polad kəsmə üçün adətən – 1 mm-dən – 3 mm-ə qədər dəyişən müxtəlif mənfi – fokus miqdarları ilə bir sıra sınaq kəsiklərinin aparılmasını əhatə edir. Sınaq zamanı kəsmə keyfiyyətini, xüsusən də şlak yapışmasının miqdarını və növünü diqqətlə izləyin. Ən az miqdarda şlak, hamar kəsmə səthi və materialın tam nüfuz etməsi ilə nəticələnən fokus mövqeyi optimal parametr hesab olunur. Oxşar materialları və qalınlıqları kəsərkən gələcək istinad üçün bu optimal fokus – mövqe dəyərlərini qeyd edin.

Güc və Sürət Tənzimlənməsi

Davamlı, damcılayan tullantı üçünƏgər şlak dibində davamlı, damcılayan buruqlar şəklindədirsə, prioritet lazer gücünü artırmaq və ya kəsmə sürətini azaltmaqdır. Gücün birbaşa artırılması kəsmə prosesinə daha çox enerji əlavə edir və materialın tam əriməsini və buxarlanmasını təmin edir. Sürətin azaldılması materialın lazer enerjisini udması üçün daha çox vaxt verir və bu da tam kəsilməni və əridilmiş metalın effektiv şəkildə çıxarılmasını asanlaşdırır. Lakin, bu parametrləri tənzimləyərkən, həddindən artıq qızma və ya həddindən artıq oksidləşmə kimi digər potensial problemlərin qarşısını almaq üçün tarazlığı qorumaq vacibdir.

İncə, sərt dənəvər çöküntü üçünİncə, sərt dənəvər tullantılarla işləyərkən strategiya kəsmə sürətini artırmaq və ya gücü müvafiq olaraq azaltmaqdır. Sürətin artırılması materialın yüksək temperatur zonasında keçirdiyi vaxtı qısaldır və oksidləşmə dərəcəsini azaldır. Gücün azaldılması həddindən artıq istilik girişinin qarşısını almağa kömək edir ki, bu da çox miqdarda yüksək ərimə nöqtəli oksidlərin istehsalına səbəb ola bilər. Sürət və gücün kombinasiyasını optimallaşdırmaqla dənəvər tullantıların əmələ gəlməsi effektiv şəkildə minimuma endirilə bilər.

Nəticə

Karbon poladının hava mənfi-fokal kəsilməsində şlak yapışması problemi mürəkkəbdir və enerji girişi, qaz parametrləri və aparat şəraiti kimi bir çox amillərdən təsirlənir. Şlak yapışmasının iki ümumi növü, davamlı, damcılayan buruqlar və incə, sərt dənəvər tullantılar üçün müxtəlif səbəblər və müvafiq həllər araşdırılmışdır. Praktik istehsalda parametrləri davamlı olaraq sınaqdan keçirmək və optimallaşdırmaq vacibdir. Qoruyucu linza və burun kimi aparat komponentlərini müntəzəm olaraq yoxlamaq və qaz mənbəyinin sabitliyini və təmizliyini təmin etmək əsas addımlardır. Fokus-mövqe testləri vasitəsilə optimal fokus parametri müəyyən edilə bilər. Bundan əlavə, şlak yapışmasının növünə görə lazer gücünün və kəsmə sürətinin əlaqələndirilmiş tənzimlənməsi vacibdir. "İstiliyi artırmaq üçün oksidləşmə reaksiyasından istifadə etmək" və "yüksək ərimə nöqtəli şlakların əmələ gəlməsinin qarşısını almaq" arasında bir tarazlığa nail olmaqla, müasir sənaye istehsalının tələblərinə cavab verən yüksək keyfiyyətli və səmərəli karbon-polad kəsimi həyata keçirilə bilər.

Yazı vaxtı: 19 Noyabr 2025