چگونه فشار هوا بر بخش برش تأثیر می‌گذارد

فشار هوا یکی از پارامترهای کلیدی است که بر کیفیت برش (به‌ویژه کیفیت مقاطع برش) تأثیر می‌گذارد. تأثیر آن یک «خوبی زیاد» یا «خوبی کم» واحد نیست، بلکه یک «محدوده بهینه» است که باید دقیقاً با پارامترهایی مانند سرعت برش، توان/جریان و غیره مطابقت داشته باشد. به‌طورکلی،تأثیر فشار هوا بر بخش برش عمدتاً در وضعیت سرباره آویزان، زبری بخش، عرض شکاف و لبه پایینی منعکس می‌شود.دو مورد زیر را به تفصیل توضیح دهید:

۱. برش لیزری (به عنوان مثال برش فلز با کمک اکسیژن)

در برش لیزری، نقش اصلی گاز (مانند اکسیژن، نیتروژن) عبارت است از:

• احتراق کمکی (اکسیژن):واکنش گرمازا با فلز، افزایش انرژی.
• دمیدن سرباره:دمیدن مواد مذاب در شکاف برای ایجاد یک برش تمیز.
• از لنز و بدنه تفنگ محافظت کنید:از آسیب رساندن قطرات آب به اجزای اپتیکی جلوگیری کنید.

اثرات فشار هوای کم:

• بخش ناهموار، سرباره آویزان جدی: این مستقیم‌ترین عملکرد است. فشار هوای ناکافی نمی‌تواند به طور مؤثر و به موقع فلز مذاب را در پایین شکاف از بین ببرد. این فلزات مذاب به پایین صفحه می‌چسبند و سرباره‌ای (خار) تشکیل می‌دهند که حذف آن دشوار است. در عین حال، فلز مذابی که قابل از بین بردن نیست، دوباره جامد می‌شود و بخش برش را ناهموار، غیر صاف و راه راه می‌کند.
• افت سرعت برش: برای پاک کردن سرباره، ممکن است لازم باشد سرعت برش کاهش یابد، در غیر این صورت قادر به برش نخواهد بود و بر راندمان تولید تأثیر می‌گذارد.
• ممکن است برش کامل انجام نشود: در موارد شدید، فشار هوا برای عبور از لایه مذاب بسیار کم است و باعث قطع برش می‌شود.

اثرات فشار هوای بالا:

• سطح مقطع باعث ایجاد چرخش و افزایش زبری می‌شود: فشار گاز بیش از حد بالا، به جای یک جریان آرام پایدار، یک جریان آشفته در شکاف ایجاد می‌کند. این آشفتگی با جریان طبیعی فلز مذاب و تشکیل یک چرخش جانبی منظم در کنار برش تداخل می‌کند، به طوری که مقطع "بسیار گل‌آلود" به نظر می‌رسد، اما صافی را کاهش می‌دهد.
• پهن شدن بریدگی: گاز پرفشار معادل «منفجر کردن» کانون لیزر است، در نتیجه قسمت‌های بالایی و پایینی بریدگی پهن‌تر از حالت عادی شده و دقت کاهش می‌یابد.
• پایین برش بیش از حد سوخته یا گوه‌ای شکل است: گاز پرفشار گرمای زیادی را به پایین صفحه می‌آورد و منجر به سوختن بیش از حد مواد پایین می‌شود و لبه پایینی بزرگتری (حتی گوشه‌های گرد) تشکیل می‌دهد و برش به جای یک بخش عمودی، گوه‌ای شکل با بالای پهن و پایین باریک است.
• گاز هدر رفته، هزینه را افزایش می‌دهد: فشار بالای غیرضروری مستقیماً هزینه مصرف گاز را افزایش می‌دهد.

بهترین فشار هوا:

• باید به طور جامع با توجه به جنس، ضخامت، سرعت برش و راندمان لیزر صفحه تنظیم شود.
• برای صفحات ضخیم، معمولاً فشار هوای بالاتری مورد نیاز است تا انرژی کافی برای پاشیدن سرباره در پایین صفحه وجود داشته باشد.
• وقتی اکسیژن اعمال می‌شود، تنظیم فشار هوا باید با توجه به واکنش احتراق نیز انجام شود.

۲. برش پلاسما

• در برش پلاسما، گاز (و آب) واسطه‌ای است که قوس پلاسما را تولید می‌کند و همچنین انرژی‌ای است که ماده مذاب را به بیرون پرتاب می‌کند و قوس را محدود می‌کند.

اثرات فشار هوای کم:

• قوس ناپایدار است و به راحتی شکسته می‌شود: فشار برای تشکیل قوس پلاسمای پایدار و متمرکز کافی نیست.
• انرژی برش کاهش می‌یابد و برش نمی‌تواند کامل انجام شود: انرژی و سرعت قوس پلاسما برای ذوب و جدا کردن مؤثر مواد، به خصوص هنگام برش صفحات ضخیم‌تر، کافی نیست.
• سرباره‌های سنگین معلق: مشابه برش لیزری، سرباره را نمی‌توان به طور موثر جدا کرد و در نتیجه سرباره‌های معلق در پایین افزایش می‌یابند.
• برش «قوسی» است: برش به شکل V با بالای پهن و پایین باریک خواهد بود، زیرا قوس در پایین انرژی کافی برای برش عمودی ندارد.

اثرات فشار هوای بالا:

• قوس «دمیده» می‌شود و انرژی متمرکز نمی‌شود: فشار گاز خیلی بالا، قوس پلاسما را بیش از حد واگرا می‌کند و در نتیجه چگالی انرژی کاهش می‌یابد. اگرچه سرعت جریان هوا بسیار سریع است، اما انرژی برش ممکن است کاهش یابد، به خصوص برای صفحات ضخیم.
• افزایش ساییدگی الکترود و نازل: فشار بالا به معنای شدت کار بالاتر است که به طور قابل توجهی عمر مفید قطعات سایشی (الکترودها، نازل‌ها) را کاهش می‌دهد.
• بالای برش ذوب می‌شود و یک «دهانه زنگوله‌ای» تشکیل می‌دهد: قوس واگرا بیش از حد بالای برش را ذوب می‌کند و یک برش V شکل معکوس با بالای پهن و پایین باریک تشکیل می‌دهد که از ویژگی‌های معمول برش پلاسما با فشار هوای بیش از حد است.
• مقطع ناهموار: قوس ناپایدار منجر به شیارها و چین‌های عمیق‌تر در مقطع برش می‌شود.

بهترین فشار هوا:

• پارامترهای توصیه شده توسط سازنده منبع تغذیه پلاسما برای منبع تغذیه خاص، دهانه نازل و نوع/ضخامت ورق باید به طور دقیق رعایت شوند. برش پلاسما بر اساس الزامات تطبیق فشار، سختگیرانه‌تر است.

جدول مقایسه خلاصه

نتیجه‌گیری و توصیه‌ها

۱. هیچ ارزش جهانی وجود ندارد:مقدار فشار بهینه به فرآیند برش خاص (لیزر/پلاسما)، نوع ماده، ضخامت، سرعت برش و سایر پارامترهای فرآیند بستگی دارد.

۲. با برش آزمایشی مشخص کنید:مطمئن‌ترین روش، امتحان کردن برش است. تحت قدرت و سرعت ثابت، فشار هوا را به دقت تنظیم کنید، تغییر مقطع برش را مشاهده کنید و مقدار فشار هوا را با کمترین سرباره آویزان، صاف‌ترین مقطع و بهترین حالت عمودی درز برش پیدا کنید.

۳. به تطابق کلی توجه کنید:فشار هوا باید با سرعت برش کاملاً هماهنگ باشد. افزایش سرعت معمولاً مستلزم افزایش متناظر فشار هوا است تا اطمینان حاصل شود که سرباره به موقع از بین می‌رود.

۴. از کیفیت منبع گاز اطمینان حاصل کنید:علاوه بر فشار، خلوص و خشکی گاز نیز بسیار مهم است، به خصوص برای برش لیزری و برش پلاسما از مواد بسیار بازتابنده.

بنابراین، هنگامی که کیفیت بخش برش ضعیف باشد، فشار هوا یکی از پارامترهای کلیدی است که ابتدا باید بررسی و تنظیم شود.