Come risolvere il problema delle bave generate dal taglio laser del metallo

La formazione di bave durante il taglio laser della lamiera è un problema comune del processo, che di solito indica che il processo di taglio non è ottimale. Per risolvere questo problema in modo sistematico, è necessario verificare e regolare diversi aspetti, come le attrezzature, i materiali, i parametri di processo e i gas ausiliari.

Direzione di ottimizzazione principale e misure specifiche

1. Ottimizzare i parametri di processo (per acciaio al carbonio e altri materiali)

• Potenza del laser: una potenza insufficiente è una delle principali cause di bave. Aumentando opportunamente la potenza si può garantire la completa fusione del metallo. Tuttavia, è importante notare che una potenza eccessiva può causare la bruciatura della piastra o la formazione di scorie residue.
• Velocità di taglio: se la velocità è troppo elevata, l'energia laser immessa è insufficiente, il materiale non si fonde completamente e verrà frantumato dal flusso d'aria; se la velocità è troppo bassa, si verificherà una bruciatura grave e le scorie aderiranno. Regolare la velocità in base alla potenza e allo spessore della lamiera. Di solito è possibile testare prima i parametri. Posizione di messa a fuoco: una messa a fuoco errata comporterà una densità di energia insufficiente. Eseguire una prova di messa a fuoco per trovare la posizione più adatta allo spessore attuale della lamiera (di solito, quando si taglia l'acciaio al carbonio, la messa a fuoco è sulla superficie della lamiera o leggermente al di sotto).

2. Assicurarsi che il gas ausiliario sia nelle migliori condizioni (il fattore più critico)

• Tipo e purezza del gas:
• Taglio dell'acciaio al carbonio: è necessario utilizzare ossigeno ad elevata purezza (≥ 99,95%). L'ossigeno partecipa alla reazione esotermica, contribuendo alla combustione e all'espulsione delle scorie. Una purezza insufficiente influirà notevolmente sulla qualità del taglio e sullo strato di ossido della sezione.

Taglio di acciaio inossidabile e alluminio: utilizzare azoto ad elevata purezza (≥ 99,99%) o argon. Utilizzare gas ad alta pressione per rimuovere il metallo fuso e ottenere un taglio senza ossidazione. Il gas impuro causerà la formazione di scorie sul fondo.

• Pressione del gas:
• Taglio dell'acciaio al carbonio (con ossigeno): la pressione non deve essere troppo elevata (di solito 0,8-2 bar). Una pressione eccessiva raffredderà il taglio, ma ridurrà l'efficienza della reazione di combustione e la formazione di bave.
• Taglio di acciaio inossidabile/alluminio (con azoto): la pressione deve essere sufficientemente elevata (di solito 10-20 bar, a seconda dello spessore della lamiera). Una pressione insufficiente è la causa più comune di mancato taglio senza sbavature e il metallo fuso non può essere completamente aspirato.
• Stato dell'ugello:
• Verificare che l'ugello non sia danneggiato o ostruito da schizzi. Un ugello usurato può causare turbolenze nel flusso d'aria.
• Verificare che il diametro del foro dell'ugello corrisponda allo spessore della piastra e alla pressione del gas. Le piastre spesse solitamente richiedono ugelli con orifizio più grande.
• Calibrare la concentricità dell'ugello e della testa laser. Una deviazione dalla concentricità provocherà la fuoriuscita del gas e la formazione di bave su un lato.

3. Verificare e mantenere lo stato delle apparecchiature

• Pulizia delle lenti ottiche: la sporcizia sullo specchio di protezione e sullo specchio di focalizzazione ridurrà notevolmente la potenza del laser e la qualità del fascio. Controllare e pulire regolarmente le lenti o sostituirle.
• Qualità del fascio: calibrazione regolare del fascio per garantire che il percorso ottico sia corretto e che la messa a fuoco sia arrotondata.
• Stabilità dell'attrezzatura: verificare la stabilità della guida e del sistema di trasmissione della macchina utensile; eventuali bave irregolari si genereranno durante le vibrazioni ad alta velocità.

4. Concentrati sul materiale stesso

• Superficie della lamiera: assicurarsi che la superficie della lamiera sia priva di ruggine, vernice o rivestimenti importanti, che potrebbero compromettere l'assorbimento del laser e la stabilità del taglio.
• Composizione e qualità del materiale: una qualità scadente o una composizione non uniforme della lega della piastra possono anche causare fluttuazioni nell'effetto di taglio.

Aspetti specifici relativi ai problemi di bava in diversi materiali

• Piastra in acciaio al carbonio (taglio ossiacetilenico): la bava inferiore è costituita principalmente da scorie di ossido di ferro dure e fragili. Dipende principalmente dalla purezza dell'ossigeno, dalla posizione di messa a fuoco e dall'abbinamento della velocità di potenza.
• Piastra in acciaio inossidabile e alluminio (taglio ad azoto): le bave inferiori sono per lo più metallo fuso morbido e lungo, non soffiato. Il primo compito è verificare se la pressione dell'azoto è sufficientemente alta, se il gas è puro e se l'ugello è adatto.

Raccomandazioni per un processo di risoluzione sistematico

1. Registrare e riprodurre:Registrare in dettaglio il tipo di piastra di fresa attualmente in uso, lo spessore e tutti i parametri di processo (potenza, velocità, pressione dell'aria, messa a fuoco, tipo di ugello).

2. Regolazione di una singola variabile:Per confrontare i risultati delle prove, regola un solo parametro alla volta (si consiglia di iniziare con la pressione del gas e la posizione di messa a fuoco).

3. Dalla risoluzione dei problemi più semplici a quelli più complessi:

• Passaggio 1: Controllare e pulire l'ugello e la lente.
• Fase 2: Verificare la purezza e la pressione del gas.
• Passaggio 3: Ottimizzare la posizione di messa a fuoco.
• Passaggio 4: Regolare la corrispondenza tra potenza e velocità.
• Fase 5: calibrare il percorso ottico e la concentricità del dispositivo.

4. Stabilire una libreria di parametri standard:Una volta individuati i parametri ottimali per le piastre di diverse marche, spessori e materiali, questi verranno registrati per costituire le istruzioni operative standard.

Riepilogo:Il punto cruciale per risolvere il problema delle bave di taglio laser è "garantire un apporto energetico sufficiente e un flusso d'aria stabile, puro e direzionale per rimuovere tempestivamente il materiale fuso". Si tratta di un problema sistemico che richiede pazienza da parte dell'operatore, il quale dovrà procedere gradualmente all'analisi e all'ottimizzazione attraverso metodi scientifici. Se, dopo aver verificato tutti i passaggi sopra descritti, il problema persiste, è necessario contattare il produttore dell'apparecchiatura per verificare se l'energia di uscita del laser o la modalità del fascio sono cambiate.