כיצד לחץ האוויר משפיע על מקטע החיתוך

לחץ אוויר הוא אחד הפרמטרים המרכזיים המשפיעים על איכות החיתוך (במיוחד על איכות מקטעי החיתוך). השפעתו אינה "מוצר גבוה" או "מוצר נמוך" יחיד, אלא "טווח אופטימלי" שיש להתאים במדויק לפרמטרים כמו מהירות חיתוך, הספק/זרם וכו'. באופן כללי,השפעת לחץ האוויר על חתך החיתוך באה לידי ביטוי בעיקר במצב הסיגים התלויים, חספוס החתך, רוחב החריץ והקצה התחתון.להסבר מפורט על שני המקרים הבאים:

1. חיתוך בלייזר (חיתוך מתכת בעזרת חמצן כדוגמה)

בחיתוך לייזר, התפקיד העיקרי של גז (כגון חמצן, חנקן) הוא:

• בעירה עזר (חמצן):תגובה אקסותרמית עם מתכת, הגדלת האנרגיה.
• מנשף את הסיגים:ניפוח החומר המותך מהחריץ ליצירת חיתוך נקי.
• הגן על העדשה וגוף האקדח:למנוע התזות שיפגעו ברכיבים האופטיים.

השפעות של לחץ אוויר נמוך:

• חתך מחוספס, סיגים תלויים חמורים: זהו הביצוע הישיר ביותר. לחץ אוויר לא מספיק לא יכול לנשוף ביעילות ובזמן את המתכת המותכת בתחתית החריץ. מתכות מותכות אלו יידבקו לתחתית הפלטה, ויצרו סיגים (ברור) שקשה להסיר. במקביל, המתכת המותכת שלא ניתן לנשוף תתמצק מחדש, מה שהופך את חתך החיתוך למחוספס, לא חלק, ויוצר פסים.
• ירידה במהירות חיתוך: על מנת לשחרר את הסיגים, ייתכן שיהיה צורך להפחית את מהירות החיתוך, אחרת החיתוך לא יוכל לחתוך דרכו ויפגע ביעילות הייצור.
• ייתכן שהוא לא יחתוך דרכו: במקרים קיצוניים, לחץ האוויר נמוך מדי מכדי לנשוף דרך השכבה המותכת, מה שגורם להפסקת החיתוך.

השפעות של לחץ אוויר גבוה:

• החתך מייצר סחרור ועלייה בחספוס: לחץ גז גבוה מדי ייצור זרימה טורבולנטית בחריץ במקום זרימה למינרית יציבה. מערבולת זו תפריע לזרימה הרגילה של המתכת המותכת, ותיצור סחרור רוחבי סדיר בצד החיתוך, כך שהחתך נראה "פרחוני מאוד", אך מפחית את החלקות.
• החריץ מתרחב: הגז בלחץ גבוה שקול ל"פיצוץ" של מיקוד הלייזר, וכתוצאה מכך החלקים העליונים והתחתונים של החריץ רחבים מהרגיל, והדיוק מופחת.
• תחתית החתך נשרפה יתר על המידה או בצורת טריז: גז בלחץ גבוה יביא חום רב מדי לתחתית הפלטה, וכתוצאה מכך יישרף יתר של החומר התחתון, ויווצר קצה תחתון גדול יותר (אפילו פינות מעוגלות), והחתך מציג צורת טריז עם חלק עליון רחב ותחתון צר, במקום חתך אנכי.
• גז פסולת, עלייה בעלות: לחץ גבוה מיותר יגדיל ישירות את עלות צריכת הגז.

לחץ אוויר מיטבי:

• יש להגדיר אותו באופן מקיף בהתאם לחומר, לעובי, למהירות החיתוך וליעילות הלייזר של הפלטה.
• עבור לוחות עבים, בדרך כלל נדרש לחץ אוויר גבוה יותר כדי להבטיח שתהיה מספיק אנרגיה לנשיפת הסיגים בתחתית.
• כאשר מיושם חמצן, הגדרת לחץ האוויר צריכה לקחת בחשבון גם את התאמת תגובת הבעירה.

2. חיתוך פלזמה

• בחיתוך פלזמה, גז (ומים) הם התווך שיוצר את קשת הפלזמה, וזו גם האנרגיה שנושפת את החומר המותך ומגבילה את הקשת.

השפעות של לחץ אוויר נמוך:

• הקשת אינה יציבה וקל לשבירה: הלחץ אינו מספיק כדי ליצור קשת פלזמה יציבה ומרוכזת.
• אנרגיית החיתוך מצטמצמת ולא ניתן לחתוך דרכה: האנרגיה והמהירות של קשת הפלזמה אינן מספיקות כדי להמיס ולנשוף את החומר ביעילות, במיוחד בעת חיתוך לוחות עבים יותר.
• סיגים תלויים בצורה משמעותית: בדומה לחיתוך בלייזר, לא ניתן להסיר סיגים ביעילות, וכתוצאה מכך גדל הסיגים התלויים בתחתית.
• החיתוך הוא "קשת": החיתוך יהפוך לצורת V עם חלק עליון רחב ותחתון צר, מכיוון שלקשת אין מספיק אנרגיה בתחתית כדי לחתוך אנכית.

השפעות של לחץ אוויר גבוה:

• הקשת "מנופחת" והאנרגיה אינה מרוכזת: לחץ גז גבוה מדי ינפח את קשת הפלזמה בצורה שונה מדי, וכתוצאה מכך יפחית את צפיפות האנרגיה. למרות שמהירות זרימת האוויר מהירה מאוד, אנרגיית החיתוך עשויה לרדת, במיוחד עבור לוחות עבים.
• בלאי מוגבר של האלקטרודות והנחיר: לחץ גבוה פירושו עוצמת עבודה גבוהה יותר, מה שמקצר משמעותית את חיי השירות של חלקים שחוקים (אלקטרודות, נחיריים).
• החלק העליון של החיתוך נמס ויוצר "פה פעמון": הקשת המתפצלת תמיס יתר על המידה את החלק העליון של החיתוך, ויוצר חיתוך בצורת V הפוך עם חלק עליון רחב ותחתון צר, שהוא מאפיין אופייני של חיתוך פלזמה עם לחץ אוויר מוגזם.
• חתך מחוספס: קשת לא יציבה תוביל לחריצים וקולים עמוקים יותר בחתך החיתוך.

לחץ אוויר מיטבי:

• יש להקפיד בקפדנות על הפרמטרים המומלצים על ידי יצרן ספק הכוח של הפלזמה עבור ספק הכוח הספציפי, צמצם הזרבובית וסוג/עובי הגיליון. דרישות התאמת הלחץ של חיתוך בפלזמה מחמירות יותר.

טבלת השוואה מסכמת

מסקנות והמלצות

1. אין ערך אוניברסלי:ערך הלחץ האופטימלי תלוי בתהליך החיתוך הספציפי (לייזר/פלזמה), סוג החומר, עוביו, מהירות החיתוך ופרמטרי תהליך אחרים.

2. קבע באמצעות חיתוך ניסיוני:השיטה האמינה ביותר היא לנסות לחתוך. תחת עוצמה ומהירות קבועים, כוונן את לחץ האוויר, התבונן בשינוי מקטע החיתוך ומצא את ערך לחץ האוויר עם הסיגים התלויים הנמוכים ביותר, המקטע החלק ביותר והאנכיות הטובה ביותר של תפר החיתוך.

3. שימו לב להתאמה הכוללת:לחץ האוויר חייב להיות תואם במדויק למהירות החיתוך. הגברת המהירות דורשת בדרך כלל עלייה מקבילה בלחץ האוויר כדי להבטיח שהסיגים יוסרו בזמן.

4. יש לוודא את איכות מקור הגז:בנוסף ללחץ, גם טוהר ויובש הגז חשובים מאוד, במיוחד לחיתוך בלייזר וחיתוך בפלזמה של חומרים בעלי רפלקטיביות גבוהה.

לכן, כאשר מתגלה שאיכות חתך החיתוך ירודה, לחץ האוויר הוא אחד הפרמטרים המרכזיים שיש לבדוק ולהתאים תחילה.