Qual è la causa dell'accumulo di scorie e del conseguente blocco dell'ugello durante il taglio laser?

L'intasamento dell'ugello con scorie durante il taglio laser è un problema comune, solitamente causato da una combinazione di diversi fattori. Di seguito sono riportate le cause principali e un'analisi sistematica:

Analisi delle ragioni principali

1. Problema del gas ausiliario

• Pressione dell'aria insufficiente: la pressione del gas non è sufficiente a rimuovere efficacemente le scorie, che quindi schizzano verso l'alto e aderiscono alla parete interna dell'ugello.
• Gas impuro/di tipo errato: Quando si taglia acciaio inossidabile o alluminio con aria compressa contenente umidità o impurità, è facile che si verifichino reazioni di ossidazione e formazione di scorie viscose. Non si utilizza ossigeno durante il taglio dell'acciaio al carbonio (per favorire la combustione), oppure azoto ad alta purezza non si utilizza durante il taglio di acciaio inossidabile/alluminio (per la protezione dall'ossidazione).
• Il flusso di gas è instabile: il sistema di alimentazione del gas presenta perdite, la conduttura è troppo lunga oppure la valvola di regolazione della pressione del gas è guasta.

2. I parametri del materiale e del processo non corrispondono

Problemi relativi ai materiali:

• La superficie è rivestita, arrugginita o unta.
• Composizione non uniforme del materiale (ad esempio, elevato contenuto di silicio nelle leghe di alluminio).
• La piastra è troppo spessa e supera il limite consentito dall'apparecchiatura.

Impostazione errata dei parametri:

• Potenza troppo bassa/velocità troppo bassa: apporto energetico insufficiente, vaporizzazione incompleta del materiale, formazione di scorie viscose.
• Disallineamento della posizione di messa a fuoco: la messa a fuoco è troppo alta o troppo bassa, con conseguente densità di energia insufficiente e taglio inadeguato.
• Parametri di perforazione errati: durante la perforazione si verificano forti schizzi di scorie, non viene adottata la perforazione progressiva o la protezione ritardata.

3. Stato delle apparecchiature e degli ugelli

• Danni o usura dell'ugello: l'apertura dell'ugello si allarga, si deforma o la parete interna diventa ruvida, causando un flusso d'aria irregolare.
• Distanza errata tra l'ugello e la piastra: la distanza è troppo grande (diffusione del gas) o troppo piccola (facile rischio di collisioni e schizzi di scorie).
• Inquinamento del sistema ottico: l'inquinamento della lente di focalizzazione provoca la divergenza del fascio e una diminuzione della densità di energia.
• Guasto al sistema di raffreddamento: la testa laser si surriscalda, compromettendo la qualità del fascio e la stabilità del gas.

4. Fattori ambientali e operativi

• Polvere ambientale: scarsa qualità dell'aria nell'officina, e polvere che entra nell'ugello con il flusso d'aria.
• Sequenza di taglio irragionevole: taglio continuo di piccoli fori, angoli vivi e altre parti, accumulo di calore.

Indagine sistematica e soluzione

Passaggio 1: Controllare l'impianto del gas

• Utilizzare un manometro per verificare che la pressione dell'aria all'uscita dell'ugello soddisfi i requisiti del materiale (ad esempio, per il taglio dell'acciaio al carbonio da 8 mm sono necessari 1,2-1,5 bar).
• Verificare la purezza della fonte di gas: la purezza dell'azoto deve essere≥99,99 (taglio dell'acciaio inossidabile), e la purezza dell'ossigeno deve essere≥99,95 (taglio dell'acciaio al carbonio).
• Verifica se il tubo dell'aria è piegato o presenta perdite e se il filtro deve essere sostituito.

Fase 2: Ottimizzazione dei parametri di processo

• Regolare potenza e velocità: fare riferimento alla tabella dei parametri di spessore del materiale per le prove di taglio e la calibrazione. Ad esempio: per il taglio di acciaio inossidabile da 2 mm, la potenza consigliata è di 1500 W, la velocità è di 25 m/min e la pressione dell'azoto è di 1,5 bar.
• Messa a fuoco calibrata: utilizzare un campione di prova per la messa a fuoco per trovare la posizione di messa a fuoco ottimale (di solito 1/3 dello spessore al di sotto della superficie del materiale).
• Perforazione ottimizzata: la piastra spessa adotta una perforazione progressiva e il ritardo di soffiaggio è impostato a 0,5-1 secondo.

Fase 3: Manutenzione delle apparecchiature

• Sostituire l'ugello: verificare che l'apertura dell'ugello sia rotonda, si consiglia di pulirlo prima di ogni turno e di sostituire l'ugello standard ogni 40 ore.
• Pulizia del sistema ottico: pulire regolarmente le lenti con etanolo assoluto (controllare quotidianamente).
• Calibrare il sensore di altezza: assicurarsi che la distanza tra l'ugello e la piastra sia costante (di solito 0,8-1,5 mm).

Fase 4: Gestione dei materiali e delle operazioni

• Pulire la superficie del foglio prima del taglio.
• Aggiungere i cavi durante la programmazione per evitare la formazione di archi elettrici direttamente all'interno del materiale.
• Per materiali altamente riflettenti (come rame e alluminio) utilizzare rivestimenti antiriflesso o teste di taglio speciali.

Elenco delle misure preventive

1. Controllo giornaliero: pressione del gas, pulizia della lente, usura dell'ugello.

2. Manutenzione settimanale:Pulire il filtro dell'aria e calibrare l'altezza della testina di taglio.

3. Gestione dei parametri: Creare un database dei parametri del materiale ed effettuare prove di taglio prima del taglio di lamiere spesse.

4. Controllo ambientale: L'officina è dotata di attrezzature per la rimozione della polvere per mantenere una temperatura e un'umidità stabili (temperatura 25±5 °C, umidità <60%).

Trattamento di emergenza rapido

Se si è verificato uno scherzo:

• 1. Interrompere immediatamente il taglio e pulire l'ugello.
• 2. Verificare la qualità del taglio: se la sezione è ruvida e presenta scorie, regolare i parametri prima di proseguire.
• 3. Per un breve periodo di tempo è possibile utilizzare la pulizia speciale dell'ago; in caso di problemi, è necessario sostituire l'ugello e controllare la lente.

Grazie alla suddetta indagine sistematica, è possibile risolvere oltre il 90% dei problemi di adesione delle scorie e di intasamento. La chiave consiste nel mantenere la stabilità delle apparecchiature, la purezza del gas e la corrispondenza dei parametri. Si raccomanda di creare un registro di manutenzione preventiva per ridurre i guasti alla fonte.