Come risolvere il problema della perforazione di lamiere spesse con residui che influenzano il taglio

Nel taglio laser di lamiere spesse, i residui (scorie) generati dalla perforazione, che influiscono sulla qualità del taglio, rappresentano un problema comune ma ottimizzabile. Tali residui sono generalmente causati da un controllo inadeguato dell'energia durante il processo di perforazione, da una non corretta corrispondenza dei parametri del gas o da parametri di processo non appropriati. Di seguito vengono presentate le soluzioni di sistema e le raccomandazioni per l'ottimizzazione:

ottimizzazione del processo di perforazione

1. Utilizzo della perforazione progressiva (perforazione a strati)

• Per lamiere spesse (ad esempio > 15 mm), evitare l'uso di perforazione ad alta potenza in un'unica passata e utilizzare un incremento di potenza graduale o una perforazione segmentata per penetrare progressivamente il materiale e ridurre gli schizzi di scoria.
• Metodo operativo: impostare il parametro "perforazione segmentata" nel software di taglio, preriscaldare prima con una potenza inferiore e poi aumentare gradualmente la potenza per penetrare.

2. Regolare i parametri di perforazione

• Ridurre la potenza di picco e prolungare il tempo di perforazione:ridurre gli schizzi di materiale fuso causati da improvvisi picchi di energia.
• Aumentare la frequenza di perforazione (ciclo di lavoro):Controllare il ritmo di emissione dell'energia degli impulsi laser per evitare una fusione eccessiva.
• Esempio di riferimento dei parametri (utilizzando come esempio acciaio al carbonio da 20 mm):
• Potenza: 1000-1500 W (regolabile in base alla capacità dell'apparecchiatura)
• Tempo di perforazione: 1,5-3 secondi
• Frequenza degli impulsi: 200-500 Hz
• Pressione del gas ausiliario: regolazione graduale (vedi sotto)

Controllo del gas ausiliario

1. Ottimizzazione del tipo di gas e della pressione

• Acciaio al carbonio: l'ossigeno (O₂) viene utilizzato come gas ausiliario, ma la pressione deve essere controllata. Nella fase di perforazione, si può iniziare con una pressione inferiore (0,5-1 bar), per poi aumentare la pressione di taglio (1,5-2,5 bar) dopo la penetrazione, al fine di evitare una reazione eccessiva dell'ossigeno che potrebbe produrre una grande quantità di scorie.
• Acciaio inossidabile/acciaio legato: utilizzare azoto (N₂) o aria, utilizzare pressione media e bassa (6-10 bar) per la perforazione e passare al taglio ad alta pressione con azoto ad elevata purezza dopo la penetrazione.

2. Ritardo e interruzione anticipata del servizio di gas

• Cambiare il gas prima del completamento della perforazione: passare ai parametri del gas per il taglio quando la penetrazione sta per essere completata per facilitare la rimozione delle scorie dal foro.
• Aumentare il tempo di pre-insufflazione del gas: insufflare per 0,5-1 secondo prima della perforazione per pulire l'area del foro e raffreddare il materiale circostante.

Regolazione della posizione di messa a fuoco e dell'ugello

1. Posizione di messa a fuoco

• Durante la perforazione, utilizzare una sfocatura relativamente negativa (il fuoco si trova al di sotto della superficie della piastra) per aumentare l'apertura e facilitare lo scarico delle scorie. Ad esempio, per un acciaio al carbonio da 20 mm, è possibile impostare il punto focale 3-5 mm al di sotto della superficie.
• Dopo la penetrazione, regolare la messa a fuoco nella posizione ottimale in base alle esigenze di taglio.

2. Selezione e altezza dell'ugello

• Utilizzare ugelli di diametro maggiore (ad esempio φ2,0-φ3,0 mm) per migliorare la copertura del gas e favorire lo scarico delle scorie.
• Assicurarsi che l'altezza dell'ugello sia moderata (di solito 1,0-2,0 mm) per evitare la diffusione del gas causata da un'altezza eccessiva e i danni da sputtering causati da un'altezza insufficiente.

Percorso di processo e competenze di programmazione

1. Foro di piombo preforato

• Per lamiere di spessore molto elevato (ad esempio > 30 mm), è possibile praticare prima dei fori pilota di piccolo diametro con un metodo meccanico, per poi iniziare il taglio laser a partire da questi fori pilota, evitando così la perforazione diretta.

2. Impostare l'offset del punto di perforazione

• Durante la programmazione, impostare il punto di perforazione a una distanza di 1-2 mm dalla linea di contorno effettiva, quindi spostarsi dal punto di offset alla linea di contorno durante il taglio per evitare l'accumulo di residui.

3. Ottimizzazione del percorso di taglio

• Per distribuire la scoria nell'area non soggetta a taglio si utilizzano perforazioni a spirale o punti di partenza di taglio circolari.

Ispezione delle attrezzature e manutenzione

1. Stato del laser

• Verificare che la potenza in uscita sia stabile, assicurarsi che la lente/lo specchio protettivo siano puliti ed evitare una perforazione insufficiente causata dall'attenuazione dell'energia.

2. Purezza e flusso del gas

• Assicurarsi della purezza del gas (in particolare azoto/ossigeno) e verificare regolarmente che il percorso del gas non sia ostruito o presenti perdite.

3. L'ugello è allineato con il componente ottico.

• Calibrare regolarmente la concentricità dell'ugello e del raggio laser per garantire la simmetria del flusso di gas.

Materiali e fattori ambientali

1. Trattamento superficiale della piastra

• Prima del taglio, pulire lo strato di ruggine, la macchia d'olio o il rivestimento presente sulla superficie della piastra per ridurre la partecipazione delle impurità alla reazione.

2. Planarità della piastra

• Assicurarsi che la piastra sia piana ed evitare fessure che possano causare perdite di gas e riflessioni di energia.

Raccomandazione per il processo di debug dei parametri

1. Innanzitutto, si fissano gli altri parametri, si regolano gradualmente il tempo e la potenza di perforazione, si osserva la quantità di scorie generate e si individua il punto di equilibrio.

2. Registrare i parametri di ottimizzazione e creare il database di processo per diversi materiali/spessori.

3. Prove e verifiche: sul materiale di scarto vengono effettuate diverse prove di perforazione per confermare la riduzione delle scorie prima del taglio vero e proprio.

Riepilogo: Verifica rapida dei punti chiave

Grazie alla suddetta regolazione completa, è possibile ridurre significativamente i residui di perforazione della lamiera spessa, migliorando al contempo la qualità e l'efficienza del taglio. Qualora il problema persista, si consiglia di contattare il produttore dell'apparecchiatura per effettuare test hardware o richiedere assistenza tecnica.