در برش لیزری، چگونه می‌توان سوراخ‌ها و حفره‌های ناشی از ضربه را برطرف کرد؟

سوراخ‌ها و حفره‌های ناشی از برش لیزری از مشکلات بسیار رایج در برش لیزری هستند و چالش‌های کلیدی را نشان می‌دهند که بر کیفیت برش، راندمان پردازش و ایمنی عملیاتی تأثیر می‌گذارند. ابتدا، بیایید دو مفهوم را روشن کنیم:

پیرسینگ:به فرآیند استفاده از لیزر برای ایجاد سوراخ اولیه در ماده قبل از شروع برش اشاره دارد. مشکلات معمولاً به صورت زمان طولانی سوراخ کردن، راندمان پایین و سوراخ کردن ناقص ظاهر می‌شوند.

کلیدسازی:وضعیتی که در طول فرآیند سوراخکاری با پاشش شدید فلز مذاب، جرقه‌ها و برآمدگی‌های فراوان و آسیب احتمالی به نازل و لنزها مشخص می‌شود. این وضعیت معمولاً هنگام برش صفحات ضخیم‌تر (به‌ویژه با شعله اکسیژن) یا مواد خاص مانند فولاد گالوانیزه رخ می‌دهد.

رویکرد اصلی راه‌حل: تعادل انرژی ورودی.

چه سوراخ شدن باشد و چه انفجار، علت اصلی، عدم تعادل در برهمکنش گذرا بین انرژی لیزر، گاز و ماده است. کلید حل این مشکل در «کنترل» به جای «حمله شدید» نهفته است - یعنی اجازه دادن به انرژی برای نفوذ نرم و تدریجی به ماده، به جای ایجاد یک «انفجار» آنی.

Cروش‌های مرسوم برای رفع سوراخ‌کاری ناکارآمد/ناپایدار

۱. بهینه‌سازی پارامترهای سوراخ‌کاری (اساسی‌ترین و مستقیم‌ترین)

• کاهش قدرت سوراخ‌کاری: در مرحله اولیه از قدرتی کمتر از قدرت برش استفاده کنید تا از تجمع گرمای بیش از حد جلوگیری شود.
• بهبود فرکانس پالس: از سوراخ کردن پالس با فرکانس بالا استفاده کنید، انرژی پیوسته در تعدادی بسته انرژی کوچک پراکنده می‌شود، به طوری که ماده به جای انفجار یکباره تبدیل به گاز، لایه به لایه ذوب می‌شود.
• تنظیم چرخه کار: برای کنترل بیشتر توان متوسط، چرخه کار (نسبت زمانی که لیزر روشن است) را کاهش دهید.
• زمان سوراخ کردن را افزایش دهید: زمان کافی بدهید تا سرباره دمیده شود و به تدریج نفوذ کند.

2. فرآیند سوراخکاری پیشرفته را اتخاذ کنید

سوراخکاری مرحله‌ای/سوراخکاری پیش‌رونده:دستگاه‌های برش لیزری مدرن این عملکرد را دارند.

• ابتدا کم و سپس زیاد: ابتدا از توان کم و فرکانس بالا برای پیش گرم کردن و ایجاد یک سوراخ کوچک استفاده کنید، سپس به تدریج توان را افزایش دهید یا پارامترها را تغییر دهید تا منبسط شده و نفوذ کند.
• سوراخ‌کاری لایه‌ای: برای صفحات ضخیم، چندین ارتفاع سوراخ‌کاری تنظیم کنید تا کانون لیزر در اعماق مختلف باقی بماند و لایه به لایه نفوذ کند.

سوراخکاری انفجاری. سوراخکاری پیش‌رونده:

• سوراخکاری انفجاری: برای صفحات نازک، اغلب از برش سریع فولاد ضد زنگ با نیتروژن استفاده می‌شود.
• سوراخکاری پیش‌رونده: باید برای صفحات ضخیم، فولاد کربنی یا مواد مخصوص حاوی اکسیژن استفاده شود که می‌تواند به طور مؤثر از ترکیدن جلوگیری کند.

۳. کنترل گاز

• فشار سوراخ‌کاری کمتر از فشار برش است: برای سوراخ‌کاری از فشار پایین‌تری استفاده می‌شود (برای مثال، هنگام برش با اکسیژن، فشار سوراخ‌کاری روی ۵۰ تا ۷۰ درصد فشار برش تنظیم می‌شود) تا از ترکیدگی ناشی از احتراق شدید اکسیژن با فشار بالا جلوگیری شود. پس از موفقیت‌آمیز بودن سوراخ‌کاری، به فشار برش بالا تغییر دهید.
• تأمین هوای پیشرفته و تأخیر در قطع هوا:

۴. فرآیند کمکی

• اسپری کردن مایع سوراخ کننده: اسپری کردن مایع مخصوص سوراخ کننده ضد انفجار (یا جوهر ماژیک معمولی) در نقطه سوراخ شده می‌تواند از پاشش جلوگیری کند و تأثیر آن قابل توجه است.
• استفاده از فیلم/برچسب: برای فولاد ضد زنگ آینه‌ای، صفحه آلومینیومی و غیره، چسباندن فیلم محافظ و سپس برش آن می‌تواند انعکاس را کاهش داده و پایداری سوراخ شدن را بهبود بخشد.
• برش از لبه صفحه: اگر فرآیند اجازه می‌دهد، سعی کنید برش را از لبه صفحه انجام دهید تا از سوراخ شدن کامل جلوگیری شود.

Fتمرکز بر حل مشکل «ترکیدن سوراخ‌ها»

سوراخ شدن، نمودی افراطی از سوراخ شدن کنترل نشده است و به استراتژی هدفمندتری نیاز دارد.

۱. تنظیم دقیق پارامترها (برای انفجار چالها)

• کاهش بیشتر قدرت سوراخ کردن: این مؤثرترین گام اولیه است.
• فرکانس پالس را به میزان قابل توجهی افزایش دهید: عملکرد لیزر را "نرم‌تر" کنید.
• افزایش قابل توجه زمان سوراخکاری: زمان کافی برای اتلاف انرژی و حذف سرباره در نظر بگیرید.
• سعی کنید فوکوس را بالا ببرید: موقعیت فوکوس سوراخ‌کاری را 0.5 تا 2 میلی‌متر بالاتر از سطح ماده تنظیم کنید (مقدار خاص باید آزمایش شود)، به طوری که قطر پرتو کمی بزرگتر باشد، چگالی انرژی کاهش یابد و از کمی "انفجار" جلوگیری شود.

۲. بهینه‌سازی استراتژی گاز

• بررسی کنید تا مطمئن شوید که فشار هوای سوراخکاری کاهش یافته است.
• برای صفحات گالوانیزه و روکش‌دار: استفاده از نیتروژن یا هوا را برای سوراخ‌کاری در نظر بگیرید و پس از اتمام سوراخ‌کاری (در صورت لزوم) به برش با اکسیژن روی بیاورید. زیرا اکسیژن به شدت با لایه روی واکنش می‌دهد و منجر به ترکیدن سوراخ می‌شود.
• از خلوص گاز اطمینان حاصل کنید: خلوص اکسیژن باید بالای ۹۹.۹۵٪ باشد، ناخالصی‌ها در فرآیند اختلال ایجاد می‌کنند.

۳. انطباق مواد و فرآیند

• عملیات انفجاری روی صفحه گالوانیزه/صفحه روکش‌دار: این ناحیه، آسیب‌پذیرترین ناحیه برای انفجار سوراخ‌ها است. علاوه بر روش‌های گازی فوق، می‌توانید:
• هنگام برنامه‌ریزی، نقطه سوراخ‌کاری در ناحیه‌ای بدون پوشش یا با پوشش کم‌عمق (مثلاً لبه ورق، ناحیه‌ای که ابتدا پوشش از آن بریده می‌شود) تنظیم می‌شود.
• اگر شرایط اجازه می‌دهد، نقاط سوراخ‌شده را پیش‌پردازش کنید (مثلاً، پوشش را به آرامی سمباده بزنید).
• برش اکسیژنی صفحات ضخیم: باید از سوراخ‌کاری تدریجی و ترکیب «توان کم-زمان طولانی» استفاده شود.

Sچک لیست بازرسی و پیشگیری سیستماتیک

وقتی مشکلی پیش می‌آید، به این ترتیب عیب‌یابی کنید:

نکات ایمنی نهایی

در صورت ترکیدگی شدید، فوراً عملیات را متوقف کرده و موارد زیر را بررسی کنید:

۱. از لنز محافظت کنید:آیا آلوده یا آسیب دیده است؟ این رایج‌ترین نوع از دست دادن است.

۲. نازل:آیا توسط سرباره مسدود شده یا آسیب دیده است؟ تعویض شود

۳. داخل سر برش:آیا اثری از پاشش باقی مانده است؟ تمیزکاری حرفه‌ای لازم است.

به طور خلاصه، اصل حل مشکل سوراخ شدن این است: برای مواد مختلف (به ویژه ورق گالوانیزه)، از سوراخ کردن "یک اندازه برای همه" صرف نظر کنید، استراتژی سوراخ کردن ملایم "تدریجی" را اتخاذ کنید و به طور مستقل فشار سوراخ کردن کمتری را تنظیم کنید. با شروع از کتابخانه فرآیند استاندارد تجهیزات، "پارامترهای طلایی" مناسب ترین مواد فعلی را می توان با آزمایش و بهینه سازی پارامترهای هدفمند و گام به گام کوچک یافت.