چگونه هنگام برش لیزری صفحات فولادی، لبه‌ای براق و صیقلی داشته باشیم؟

برای دستیابی به یک سطح برش عاری از اکسید و بسیار بازتابنده (که به عنوان "برش با سطح روشن" شناخته می‌شود) هنگام برش لیزری صفحات فولادی (معمولاً فولاد کربنی)، نکته کلیدی جلوگیری کامل از اکسیداسیون در طول فرآیند برش است.و استفاده از پارامترهای برش دقیق تنظیم‌شده که مواد مذاب را کاملاً از بین می‌برد. برش با هوا معمولی یک سطح خشن و خاکستری با یک لایه اکسید تشکیل می‌دهد. برای دستیابی به یک برش سطحی روشن، این مراحل و اصول کلیدی را دنبال کنید:

اصل اساسی

ماهیت برش سطوح براق، «برش ذوبی» است نه «برش اکسیداسیونی».

برش اکسیداسیون (هوای معمولی): استفاده از اکسیژن به عنوان گاز کمکی، واکنش گرمازای شدید آهن و اکسیژن (احتراق)، تولید مقدار زیادی سرباره اکسید آهن، سطح برش ناهموار، خاکستری سیاه.

برش مذاب (برش آینه‌ای): از نیتروژن (N2) یا آرگون (Ar) با خلوص بالا به عنوان گاز کمکی استفاده می‌کند. گاز بی‌اثر از اکسیژن جدا شده است، لیزر فقط فلز را ذوب می‌کند و گاز پرفشار محلول فلز خالص را از بین می‌برد تا سطحی نقره‌ای روشن و بدون اکسیداسیون به دست آید.

عناصر و مراحل کلیدی برای دستیابی به برش سطح براق

۱. گاز کمکی: باید از نیتروژن با خلوص بالا استفاده شود

• الزامات خلوص: ≥ 99.99% (معمولاً 4 نه یا بالاتر). خلوص ناکافی می‌تواند باعث اکسیداسیون جزئی شود و بر پرداخت سطح تأثیر بگذارد.
• فشار مورد نیاز: بسیار بالا. بسته به ضخامت صفحه، معمولاً فشار پایدار ۱۵-۲۰ بار (حدود ۱.۵-۲.۰ مگاپاسکال) یا حتی بالاتر مورد نیاز است. در صورت نیاز به استفاده از مخزن نیتروژن مایع یا ژنراتور نیتروژن با جریان زیاد، کمپرسور هوای معمولی نمی‌تواند این فشار را برآورده کند.
• عملکرد: فلز مذاب را با ضربه از بین می‌برد، درز برش را خنک می‌کند، اکسیژن را ایزوله می‌کند.

۲. توان و حالت لیزر: به پرتو با توان و کیفیت بالا نیاز است

• الزامات توان: دستیابی به برش سطح براق معمولاً به توان لیزر بالاتری نیاز دارد. به عنوان مثال، برش سطح براق فولاد کربنی 6 میلی‌متری با لیزر 4000 وات آسان‌تر و مؤثرتر از برش صفحات معمولی با همان ضخامت خواهد بود. توان ناکافی باعث کندی بیش از حد سرعت برش و تجمع گرما می‌شود که بر کیفیت تأثیر می‌گذارد.
• کیفیت پرتو: لیزر تک حالته یا لیزر شبه تک حالته به دلیل چگالی انرژی متمرکزتر، نقطه کوچکتر، در برش سطح روشن نسبت به لیزر چند حالته دارای مزایای ذاتی است و می‌تواند مقطع ظریف‌تر و روشن‌تری به دست آورد.

۳. پارامترهای برش: تنظیم دقیق

پارامترهای زیر باید با توجه به تجهیزات و شرایط گاز به دقت بهینه شوند:

• سرعت برش: در مقایسه با برش اکسیژن، سرعت به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. اگر سرعت خیلی زیاد باشد، مذاب تمیز نمی‌شود و پشت آن سرباره آویزان می‌شود. اگر سرعت خیلی کم باشد، گرمای ورودی خیلی زیاد است و صفحه ممکن است بیش از حد گرم شود و رنگ آن تغییر کند.

انتخاب نازل و ارتفاع آن:

• قطر نازل: معمولاً قطر نازل بزرگتری (مانند φ3mm یا φ4mm) را انتخاب کنید تا با فشار زیاد و جریان زیاد نیتروژن سازگار شود تا از پایداری جریان هوا و پوشش کل شکاف اطمینان حاصل شود.
• ارتفاع نازل: باید دقیقاً کنترل شود، عموماً کمی بالاتر از زمانی که با اکسیژن برش داده می‌شود تا یک پرده هوای محافظ خوب ایجاد شود.
• موقعیت فوکوس: فوکوس معمولاً روی سطح صفحه یا کمی پایین‌تر تنظیم می‌شود و برای به دست آوردن باریک‌ترین و روشن‌ترین شکاف، بهترین موقعیت باید به صورت تجربی تعیین شود.
• مدولاسیون اوج توان/فرکانس: برای برخی از صفحات ضخیم‌تر، استفاده از حالت برش پالسی مناسب به کنترل گرمای ورودی کمک می‌کند تا جلوه سطحی درخشان‌تری حاصل شود.

۴. الزامات هیئت مدیره

• تمیز کردن سطح: روغن، زنگ زدگی و پوشش روی سطح صفحه بر اثر برش تأثیر می گذارد و باید از قبل تمیز شود.
• جنس یکنواخت: جنس ناهموار منجر به ایجاد جلوه‌های اکلیلی ناهمگون می‌شود.

خلاصه فرآیند عملیات

۱. آماده‌سازی:حتماً از نیتروژن با خلوص بالا و سیستم تأمین گاز فشار بالا استفاده کنید. سطح ورق را تمیز کنید.

۲. نازل را انتخاب کنید:یک نازل با قطر بزرگ مناسب برای برش فشار بالای نیتروژن (مانند φ3mm) نصب کنید.

۳. تنظیم پارامترها:حالت «برش نیتروژن» یا «برش سطح روشن» را در نرم‌افزار کنترل برش انتخاب کنید. جنس ورق (فولاد کربنی) و ضخامت آن را وارد کنید.

۴. نکات کلیدی تنظیم مرجع:

• گاز کمکی روی N2 تنظیم شده بود.
• فشار گاز در محدوده فشار بالا تنظیم می‌شود (برای مثال، برای فولاد کربنی ۶ میلی‌متری، ابتدا از ۱۸ بار امتحان کنید).
• سرعت برش را به میزان قابل توجهی کاهش دهید (می‌توان برش با اکسیژن را با ضخامت و سرعت ۱/۳ تا ۱/۲ انجام داد).
• فوکوس و ارتفاع نازل را به طور مناسب تنظیم کنید.

۵. برش آزمایشی و بهینه‌سازی:ابتدا از تصاویر گرافیکی کوچک یا لبه‌های بریده شده برای برش آزمایشی استفاده کنید. بخش مشاهده:

• اگر قسمت بالایی روشن باشد، قسمت پایینی به صورت سیاه یا سرباره آویزان توزیع شده است: ممکن است سرعت هوا خیلی زیاد باشد یا فشار هوا ناکافی باشد.
• اگر کل بخش زرد یا اکسید شده باشد: خلوص نیتروژن کافی نیست یا فشار خیلی کم است و اکسیژن با آن مخلوط شده است.
• اگر برش شفاف نباشد یا سرباره به شدت چسبیده باشد: قدرت ناکافی، سرعت بیش از حد یا موقعیت فوکوس اشتباه است.

۶. مدل موی رسمی:پس از اتمام بهینه‌سازی پارامترها، برش رسمی انجام می‌شود.

ملاحظات و محدودیت‌ها

• هزینه بالاتر:مقدار زیادی نیتروژن با خلوص بالا مصرف می‌شود و سرعت برش کند است و هزینه واحد آن بسیار بیشتر از برش اکسیژن است.
• محدودیت ضخامت:اثر سطح براق با افزایش ضخامت بدتر می‌شود. معمولاً روی صفحات متوسط ​​و نازک فولاد کربنی (1-12 میلی‌متر) بهترین عملکرد را دارد. وقتی ضخامت تخته از ظرفیت تجهیزات بیشتر شود، دستیابی به یک سطح براق کامل دشوار است.
• الزامات تجهیزات:توان لیزر، کیفیت پرتو، پایداری دستگاه و سیستم گازرسانی الزامات بالاتری دارند.
• کاربرد اصلی:برای ظاهر، جوشکاری، الزامات کیفیت پاشش قطعه کار، مانند پنل‌های آسانسور، قطعات مکانیکی دقیق، قطعات ظاهری و غیره، برای جلوگیری از فرآیند سنگ زنی بعدی استفاده می‌شود.

به عبارت ساده، برای برش سطح روشن، سه عنصر را به خاطر داشته باشید: فشار بالا و نیتروژن با خلوص بالا، توان بالا و پرتو خوب، پارامترهای تنظیم دقیق سرعت پایین.توصیه می‌شود جدول پارامترهای اولیه برای یک مدل و ضخامت خاص را از سازنده تجهیزات دریافت کنید و از آن به عنوان مبنایی برای تنظیم دقیق در محل استفاده کنید.