Důvody zahřívání trysky řezací hlavy během řezání laserem

Horečka trysky laserové řezací hlavy je vážná, dokonce i hořící červená, obvykle není jen jednou příčinou, ale výsledkem řady faktorů. Následující text podrobně vysvětlí hlavní příčiny, vedlejší příčiny a řešení.

Hlavní důvod

Toto jsou nejpřímější a nejčastější problémy, které způsobují přehřátí trysky.

1. Plazma/odražené teplo

• Mechanismus generování:Když je laserový paprsek zaostřen na povrch kovového materiálu, kov okamžitě roztaví nebo dokonce odpaří. Do této oblasti s vysokou teplotou je vháněn pomocný plyn, například kyslík nebo dusík. Pokud je hustota energie příliš vysoká nebo jsou parametry plynu nevhodné, odpařený kov a samotný plyn se ionizují a vytvoří plazmový oblak s vysokou teplotou (elektricky neutrální plynná skupina s extrémně vysokou teplotou).
• Proces přenosu tepla:Tato plazma nejen absorbuje a rozptyluje laserovou energii, čímž snižuje účinnost řezání, ale také se vrací vzhůru do trysky. Obrovské množství tepla přenášeného plazmou se přímo přenáší na vnitřní měděnou stěnu trysky, což způsobuje prudký nárůst její teploty, a to i do červena a roztavení.

2. Porucha chladicího systému

Moderní vysoce výkonné laserové řezací hlavy jsou navrženy s vodou chlazenými kanály uvnitř, které slouží speciálně k odvádění tepla absorbovaného tryskami, ochrannými sedly zrcátek a dalšími součástmi.

Často kladené otázky:

• Nedostatečný průtok chladicí vody:porucha čerpadla chladicí vody, ohnutí vodního potrubí, ucpání filtru atd.
• Teplota chladicí vody je příliš vysoká:Chladicí účinek chladiče není dobrý nebo je výběr příliš malý.
• Ucpání nebo netěsnost okruhu chladicí vody:vnitřní vodní kámen nebo nečistoty blokují průtok.
• Chladicí systém není zapnutý:Před spuštěním laseru nezapomeňte zapnout chladič.

Sekundární a další příčiny

Tyto příčiny, i když jsou méně přímé než výše uvedené dvě, mohou horečku zhoršit nebo jednotlivě způsobit problémy.

3. Kontaminacepoškozený nebo poškozenýnses

• Pokud je zaostřovací zrcátko nebo ochranné zrcátko znečištěné (olej, prach) nebo poškozené, sníží se jeho propustnost světla a zaostřovací schopnost.
• Část laserové energie je absorbována samotnou čočkou a přeměněna na teplo. Toto teplo je přenášeno do základny zrcadla, která následně ohřívá okolní vzduch a základnu trysky.
• V závažných případech může nadměrná teplota čočky způsobit prasknutí.

4. Nesprávné nastavení procesních parametrů

• Druh a tlak plynu:
• Při řezání uhlíkové oceli kyslíkem probíhá exotermická reakce, která sama o sobě generuje velké množství tepla. Pokud tlak plynu není vhodný, je snazší vytvořit silnou plazmu.
• Při řezání nerezové oceli dusíkem, pokud je tlak vzduchu příliš nízký na to, aby včas odfoukl taveninu, struska stříká nahoru, ulpívá na vnitřní stěně trysky a dále ji zahřívá; pokud je tlak vzduchu příliš vysoký, může to způsobit poruchy proudění vzduchu, což vede k tvorbě plazmatu.
• Rychlost řezání:Rychlost je příliš pomalá, laser zůstává příliš dlouho ve stejné poloze a teplo se hromadí příliš mnoho, což snadno vede k vytvoření plazmy a spálení trysky. Pokud je rychlost příliš vysoká, nemusí prořezávat, což má za následek zesílený odražený paprsek.
• Výkon laseru:Pokud je výkon příliš vysoký a ostatní parametry (jako je rychlost a tlak vzduchu) se neshodují, je energie nadměrná a snadno se generuje plazma.
• Poloha zaostření:Nesprávná poloha zaostření ovlivní hustotu energie a tvar řezu, a tím ovlivní výtok taveniny a tvorbu plazmatu.

5. Problém samotné trysky

• Neshoda modelu:Otvor trysky neodpovídá tloušťce řezaného plechu a tlaku plynu. Například jemné řezání tryskou s velkým otvorem může způsobit rozptyl proudění vzduchu a nízký ochranný účinek.
• Špatná kvalita/poškození:Středový otvor trysky není kulatý, jsou na něm otřepy a vnitřní stěna není hladká, což způsobuje nestabilní proudění vzduchu a snadno se tvoří vířivé proudy, což nevede k odvodu tepla a foukání strusky. Tento problém může způsobit i mírná deformace trysky po nárazu do plechu.
• Nesprávná instalace:Tryska není utažená nebo je těsnicí kroužek poškozený, což způsobuje únik plynu a ničí stabilní plynovou ochrannou clonu.

6. Vnější prostředí a kolize

• Povrchová odrazivost desky je příliš vysoká:Při řezání vysoce reflexních materiálů, jako je hliník a měď, se velké množství laserové energie odráží zpět do vnitřku řezací hlavy a absorbuje se tryskou a sedlem zrcadla.
• Srážka:Řezná hlava narazí do desky nebo upínacího přípravku, což způsobí deformaci trysky a posunutí vnitřních částí, čímž se naruší původní souosost a utěsnění světla, plynu a vodního toku.

Shrnutí a kontrolní seznam řešení

Pokud se vyskytne problém s ohřevem trysky, doporučuje se provést kontrolu v následujícím pořadí:

1. Okamžitě zastavte stroj kvůli kontrole:aby se zabránilo dalšímu poškození zařízení.

2. Zkontrolujte chladicí systém (nejvyšší priorita):

• Ověřte, zda je chladicí jednotka zapnutá a funguje normálně.
• Zkontrolujte, zda průtok a tlak chladicí vody splňují požadavky zařízení.
• Dotkněte se vstupního a výstupního potrubí a změřte teplotní rozdíl. Pokud je teplotní rozdíl malý, znamená to, že účinnost výměny tepla je nízká nebo průtok je nedostatečný.
• Zkontrolujte kvalitu vody, abyste se ujistili, že neobsahuje žádné nečistoty.

3. Zkontrolujte a vyměňte optické součástky:

• Sejměte ochrannou čočku a zkontrolujte ji, zda není znečištěná, spálená nebo prasklá. Čočky udržujte vždy čisté.
• Zkontrolujte, zda je zaostřovací zrcátko v dobrém stavu.

4. Zkontrolujte a vyměňte trysku:

• Zkontrolujte, zda je aktuálně používaný otvor trysky vhodný pro probíhající řezací úkol.
• Zkontrolujte, zda je vnitřní otvor trysky hladký a kulatý a zda nedošlo k poškození tavením nebo ucpání. Trysku vyměňte za zcela novou, vysoce kvalitní a zkušební.

5. Optimalizace parametrů řezného procesu:

• Poraďte se s dodavatelem zařízení nebo zkušeným procesním inženýrem ohledně rekalibrace výkonu laseru, řezné rychlosti, typu a tlaku plynu, polohy zaostření atd. v závislosti na typu a tloušťce materiálu. Toto je jádro řešení problému přehřátí plazmatu.

6. Zkontrolujte souosost a instalaci:

• Pomocí testeru zarovnání zkontrolujte, zda je souosost laseru, trysky a plynu správná.
• Ujistěte se, že je tryska správně nainstalována a utažena a že je těsnicí kroužek neporušený.

7. Sledujte proces řezání:

• Z bezpečnostních důvodů sledujte jiskry během řezání. Normální jiskra by měla směřovat dolů a dozadu. Pokud jiskra stříká nahoru, rozbíhá se nebo je příliš hrubá a jasná, obvykle to znamená, že parametry nejsou vhodné a vzniká velké množství plazmy.

Systematickým šetřením lze efektivně vyřešit drtivou většinu problémů s ohřevem trysek. Pokud výše uvedené kroky nelze vyřešit, může se jednat o závažnější mechanický nebo optický problém uvnitř řezací hlavy a je nutné kontaktovat výrobce zařízení kvůli odborné údržbě.