چگونه مشکل پلیسه‌ها را در برش لیزری صفحات نازک حل کنیم؟

ظاهر شدن پلیسه‌ها در برش لیزری صفحات نازک یک مشکل بسیار رایج است. این مشکل معمولاً ناشی از یک عامل واحد نیست، بلکه نتیجه‌ی تأثیر ترکیبی عوامل متعددی مانند تجهیزات، پارامترها، مواد و گازها است. برای حل سیستماتیک این مشکل، می‌توانیم یک فرآیند عیب‌یابی را از آسان به دشوار و از نرم‌افزار به سخت‌افزار دنبال کنیم. در ادامه، عملیات و راه‌حل‌های خاص هر مرحله را با جزئیات شرح خواهیم داد:

مرحله ۱: بررسی و تنظیم پارامترهای اصلی (رایج‌ترین مشکل)

۱. موقعیت فوکوس

• موقعیت فوکوس یکی از مهمترین پارامترهای مؤثر بر کیفیت برش است. فوکوس نادرست منجر به عدم تمرکز انرژی می‌شود و پاشش مؤثر سرباره را غیرممکن می‌سازد.
• علائم: هم کانون خیلی بالا و هم خیلی پایین باعث چسبیدن سرباره به کف (برس) می‌شود.

راه حل:

• کالیبراسیون فوکوس را انجام دهید: ابتدا مطمئن شوید که فوکوس تجهیزات شما دقیق است. از یک گیج فوکوس یا یک تابع کالیبراسیون خودکار استفاده کنید.
• آزمایش فوکوس را انجام دهید: روی یک قطعه قراضه، یک خط مستقیم یا یک دایره را در موقعیت‌های فوکوس مختلف (مثلاً از -1 میلی‌متر تا +1 میلی‌متر، با فاصله 0.2 میلی‌متر) برش دهید و مشاهده کنید که کدام موقعیت کمترین میزان پلیسه را دارد. برای صفحات نازک، معمولاً توصیه می‌شود از فوکوس منفی استفاده شود (یعنی فوکوس زیر سطح صفحه، در فاصله حدود 1/3 تا 1/2 ضخامت صفحه باشد)، که می‌تواند برش وسیع‌تری ایجاد کند و دمیدن رو به پایین سرباره توسط جریان گاز را تسهیل کند.

۲. گاز کمکی

نوع و خلوص گاز:

• برش فولاد کربنی: باید از اکسیژن استفاده شود. اکسیژن در واکنش احتراق شرکت می‌کند، انرژی اضافی فراهم می‌کند و اکسید آهن با نقطه ذوب پایین تشکیل می‌دهد که به راحتی توسط جریان گاز از بین می‌رود. در صورت استفاده از هوا یا نیتروژن، مقدار زیادی خار سرباره سیاه تولید می‌شود.
• برش فولاد ضد زنگ، آلیاژ آلومینیوم: باید از نیتروژن با خلوص بالا استفاده شود. نقش نیتروژن، دمیدن فلز مذاب و جلوگیری از اکسیداسیون است. اگر خلوص نیتروژن کافی نباشد (پیشنهاد می‌شود بالای ۹۹.۹٪ باشد) یا فشار خیلی کم باشد، به دلیل اکسیداسیون و خنک شدن ناکافی، پلیسه‌هایی در انتهای ماده تشکیل می‌شود.

فشار گاز:

• فشار خیلی کم: قادر به از بین بردن موثر سرباره نیست و در نتیجه پلیسه‌ها در پایین جمع می‌شوند.
• فشار خیلی زیاد: برای صفحات نازک، فشار بیش از حد ممکن است در محل برش گرداب ایجاد کند، اثر دمیدن سرباره را تضعیف کند و احتمالاً باعث ایجاد سطوح برش ناهموار و حتی ایجاد کلوخه‌های مذاب شود که به سختی قابل جدا شدن هستند.

راه حل:به پارامترهای توصیه‌شده از سوی سازنده تجهیزات بر اساس نوع و ضخامت ماده مراجعه کنید و تنظیمات دقیق را بر اساس آن انجام دهید. به عنوان مثال، هنگام برش فولاد کربنی ۱ میلی‌متری، فشار اکسیژن معمولاً بین ۰.۸ تا ۱.۲ بار است.

۳. سرعت برش و توان لیزر

• این دو باید کاملاً با هم هماهنگ باشند.
• سرعت خیلی زیاد: انرژی ورودی ناکافی است، ماده به طور کامل ذوب و برش داده نمی‌شود و برآمدگی‌های پیوسته و چسبنده‌ای در پایین دستگاه باقی می‌ماند.
• سرعت خیلی کم: انرژی ورودی بیش از حد، باعث ذوب بیش از حد ماده می‌شود که منجر به سطح برش ناهموار و حتی تشکیل کلوخه‌های مذاب می‌شود که به سختی جدا می‌شوند.
• عدم تطابق توان: توان خیلی کم معادل سرعت خیلی زیاد و توان خیلی زیاد معادل سرعت خیلی کم است.

راه حل:

• انجام آزمایش پارامترها: سایر پارامترها را ثابت کنید و سرعت و قدرت برش را تنظیم کنید تا بهترین ترکیب «سرعت-قدرت» را پیدا کنید. حالت برش ایده‌آل، الگویی گل‌مانند است که به طور یکنواخت به سمت پایین پراکنده می‌شود.

مرحله ۲: بررسی وضعیت سخت‌افزار و تجهیزات

اگر تنظیمات پارامترها بی‌اثر باشند، خود تجهیزات باید بررسی شوند.

۱. نازل

• انتخاب نازل: استفاده از نازلی با قطر خیلی بزرگ (مانند φ2.0 یا بالاتر) برای تمرکز جریان گاز مناسب نیست. برای صفحات نازک، توصیه می‌شود از نازلی با قطر کوچک (مانند φ1.0 یا φ1.5) استفاده شود که می‌تواند جریان گاز با سرعت بالاتری ایجاد کند و اثر دمیدن سرباره بهتری داشته باشد.
• وضعیت نازل: بررسی کنید که آیا پاشش سرباره، سایش یا تغییر شکل در دهانه نازل وجود دارد یا خیر. نازل آسیب دیده، تمرکز و پایداری جریان گاز را مختل می‌کند و باید به موقع تعویض شود.
• ارتفاع نازل: فاصله بین نازل و سطح صفحه (معمولاً 0.5 تا 1.5 میلی‌متر) بسیار مهم است. اگر ارتفاع نازل خیلی زیاد باشد، جریان گاز پراکنده می‌شود و اثر دمیدن سرباره ضعیف خواهد بود؛ اگر ارتفاع نازل خیلی کم باشد، به راحتی با صفحه برخورد می‌کند و به نازل آسیب می‌رساند.

2.لنزهای اپتیکی

• تمیزی: اگر آینه محافظ و آینه فوکوس کننده آلوده باشند، قدرت لیزر کاهش می‌یابد و در نتیجه توانایی برش کاهش یافته و باعث ایجاد پلیسه می‌شود. آینه‌ها را مرتباً با اتانول بی‌آب و کاغذ لنز تمیز کنید.
• کیفیت: هرگونه آسیب میکروسکوپی یا کهنه شدن پوشش روی آینه‌ها را که ممکن است با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نباشند، بررسی کنید. در صورت لزوم آنها را تعویض کنید.

۳. پرتو لیزر

• تمرکز پرتو: مرکز سوراخ نازل باید دقیقاً با مرکز پرتو لیزر همسو باشد. اگر متمرکز نباشند، باعث برش‌های نامتقارن می‌شود که یک طرف آن صاف و طرف دیگر آن دارای براده است.
• روش کالیبراسیون: یک لایه نوار چسب پوششی را روی جلوی نازل بچسبانید، یک پالس شلیک کنید و مشاهده کنید که آیا سوراخ در مرکز نازل قرار دارد یا خیر. اگر خارج از مرکز باشد، کالیبراسیون باید طبق دفترچه راهنمای تجهیزات انجام شود.
• پایداری تجهیزات: لرزش‌های مکانیکی یا شل بودن تجهیزات را بررسی کنید، زیرا این موارد می‌توانند بر پایداری برش تأثیر بگذارند.

مرحله ۳: مواد و عوامل دیگر

خود ماده

• کیفیت سطح: روغن، زنگ‌زدگی و پوشش‌های روی سطح ورق می‌توانند سختی برش را افزایش داده و باعث ایجاد پلیسه شوند. قبل از برش، ورق را تمیز کنید.
• نوع ماده: برندها و دسته‌های مختلف مواد، ترکیبات آلیاژی و عملیات سطحی متفاوتی دارند که می‌تواند بر عملکرد برش تأثیر بگذارد. اگر نمی‌توانید به طور مداوم به خوبی برش دهید، دسته یا برند دیگری از مواد را امتحان کنید.
• ضخامت مواد: مطمئن شوید که قدرت لیزر شما برای برش ضخامت کافی است. قدرت ناکافی مستقیماً منجر به برش ناقص و ایجاد پلیسه می‌شود.

خلاصه و چک لیست عیب یابی سریع

هنگام مواجهه با مشکلات مربوط به برآمدگی، برای عیب‌یابی سریع، این مراحل را دنبال کنید:

۱. اول، بنزین را بررسی کنید!

• برای برش فولاد کربنی: از اکسیژن استفاده کنید و بررسی کنید که آیا فشار کافی است یا خیر.
• برای برش فولاد ضد زنگ/آلومینیوم: از نیتروژن با خلوص بالا استفاده کنید و خلوص و فشار را بررسی کنید.

۲. بعد، فوکوس را تنظیم کنید!

• برای یافتن موقعیت فوکوس بهینه، یک تست فوکوس انجام دهید. برای صفحات نازک، واگرای منفی را امتحان کنید.

۳. سپس، سرعت و قدرت را بهینه کنید!

• برای یافتن ترکیب «سرعت-قدرت» بدون پلیسه، آزمایش‌های پارامتری انجام دهید.

۴. بعد از آن، نازل و مسیر نوری را بررسی کنید!

• یک نازل با قطر کوچک که حس و ظاهر خوبی دارد را جایگزین کنید.
• آینه‌ها را بررسی و تمیز کنید.
• تمرکز نازل و پرتو لیزر را کالیبره کنید.

۵. در نهایت، مسائل مادی را در نظر بگیرید!

• سطح ورق را تمیز کنید یا ورق دیگری را برای آزمایش امتحان کنید.

با دنبال کردن این فرآیند عیب‌یابی سیستماتیک، اکثر مشکلات ناشی از پلیسه در برش لیزری صفحات نازک را می‌توان به طور مؤثر حل کرد.