כיצד להשיג קצה מבריק ומלוטש בעת חיתוך לייזר של לוחות פלדה?

כדי להשיג משטח חיתוך נטול תחמוצות ובעל רפלקטיביות גבוהה (המכונה "חיתוך בהיר") בעת חיתוך לייזר של לוחות פלדה (בדרך כלל פלדת פחמן), המפתח הוא למנוע לחלוטין חמצון במהלך תהליך החיתוך.ולהשתמש בפרמטרים מדויקים של חיתוך אשר נושפים ביסודיות את החומר המותך. חיתוך רגיל באוויר ייצור משטח אפור ומחוספס עם שכבת תחמוצת. כדי להשיג חיתוך משטח בהיר, יש לפעול לפי השלבים והעקרונות המרכזיים הבאים:

עקרון הליבה

מהות החיתוך במשטחים בהירים היא "חיתוך התכה" ולא "חיתוך חמצון".

חיתוך חמצון (אוויר רגיל): שימוש בחמצן כגז עזר, תגובה אקסותרמית עזה של ברזל וחמצן (בעירה) מייצרת כמות גדולה של סיגי תחמוצת ברזל, ומשטח החיתוך מחוספס ואפור-שחור.

חיתוך בהתכה (חיתוך בגימור מראה): משתמש בחנקן (N2) או ארגון (Ar) בעלי טוהר גבוה כגז עזר. הגז האינרטי מבודד מחמצן, הלייזר ממיס רק את המתכת, והגז בלחץ גבוה נושף את תמיסת המתכת הטהורה כדי לקבל משטח כסוף בהיר ללא חמצון.

אלמנטים ושלבים מרכזיים להשגת חיתוך משטח בהיר

1. גז עזר: יש להשתמש בחנקן בעל טוהר גבוה

• דרישות טוהר: ≥ 99.99% (בדרך כלל 4 תשיעיות ומעלה). טוהר לא מספק עלול לגרום לחמצון עקבות, המשפיע על גימור פני השטח.
• דרישות לחץ: גבוהות מאוד. בהתאם לעובי הפלטה, בדרך כלל נדרש לחץ יציב של 15-20 בר (כ-1.5-2.0 מגה פסקל) או אף גבוה יותר. יש צורך להשתמש במיכל חנקן נוזלי או מחולל חנקן עם זרימה גדולה, מדחס אוויר רגיל אינו יכול לעמוד בכך.
• פונקציה: לנשוף מתכת מותכת, לקרר את תפר החיתוך, לבודד חמצן.

2. עוצמת לייזר ומצב: צריך עוצמה גבוהה ואיכות גבוהה של קרן

• דרישות הספק: חיתוך משטח בהיר דורש בדרך כלל עוצמת לייזר גבוהה יותר. לדוגמה, חיתוך משטח בהיר מפלדת פחמן בעובי 6 מ"מ עם לייזר של 4000W יהיה קל ויעיל יותר מחיתוך לוחות רגילים באותו עובי. עוצמה לא מספקת תגרום למהירות חיתוך נמוכה מדי ולהצטברות חום, דבר שישפיע על האיכות.
• איכות הקרן: לייזר חד-מצבי או לייזר קוואזי-חד-מצבי, בשל צפיפות האנרגיה המרוכזת יותר והנקודה הקטנה יותר שלו, יש יתרונות הטבועים בחיתוך משטח בהיר בהשוואה ללייזר רב-מצבי, והוא יכול להשיג חתך עדין ובהיר יותר.

3. פרמטרים של חיתוך: כוונון עדין

יש לבצע אופטימיזציה מדויקת של הפרמטרים הבאים בהתאם לציוד ולתנאי הגז:

• מהירות חיתוך: בהשוואה לחיתוך חמצן, המהירות תפחת משמעותית. אם המהירות מהירה מדי, הפלטה לא תתנקה, וסיגים יתלו בחלק האחורי; אם המהירות איטית מדי, כניסת החום גדולה מדי, והפלטה עלולה להתחמם יתר על המידה ולשנות את צבעה.

בחירת זרבובית וגובהה:

• קוטר זרבובית: בדרך כלל יש לבחור קוטר זרבובית גדול יותר (כגון φ3mm או φ4mm) כדי להתאים ללחץ הגבוה ולזרימה הגדולה של חנקן על מנת להבטיח שזרימת האוויר יציבה ומכסה את כל החריץ.
• גובה הזרבובית: יש לשלוט בו במדויק, בדרך כלל מעט גבוה יותר מאשר בעת חיתוך עם חמצן כדי ליצור הגנה טובה מפני מסך אוויר.
• מיקום מיקוד: המיקוד מוגדר בדרך כלל על פני השטח של הלוח או מעט מתחתיו, ויש לקבוע את המיקום הטוב ביותר באופן ניסיוני כדי להשיג את החריץ הצר והבהיר ביותר.
• אפנון הספק/תדר שיא: עבור חלק מהלוחות העבים יותר, השימוש במצב חיתוך פולסים מתאים מסייע לשלוט בכניסת החום כדי להשיג אפקט משטח בהיר יותר.

4. דרישות הדירקטוריון

• ניקוי פני השטח: שמן, חלודה וציפוי על פני השטח של הפלטה ישפיעו על אפקט החיתוך ויש לנקות אותם מראש.
• חומר אחיד: חומר לא אחיד גורם לאפקטים של נצנצים לא אחידים.

סיכום תהליך הפעולה

1. הכנה:יש לוודא שימוש בחנקן בעל טוהר גבוה ומערכת אספקת גז בלחץ גבוה. יש לנקות את פני השטח של היריעה.

2. בחירת זרבובית:התקן זרבובית בקוטר גדול המתאימה לחיתוך בלחץ גבוה בחנקן (כגון φ3 מ"מ).

3. הגדרת פרמטרים:בחרו במצב "חיתוך בחנקן" או "חיתוך משטח בהיר" בתוכנת בקרת החיתוך. הזינו את חומר היריעה (פלדת פחמן) ואת העובי.

4. נקודות מפתח להתאמת ייחוס:

• גז העזר כוון ל-N2.
• לחץ הגז מותאם לטווח הלחצים הגבוה (לדוגמה, עבור פלדת פחמן 6 מ"מ, נסו תחילה מ-18 בר).
• הפחת משמעותית את מהירות החיתוך (ייתכן חיתוך בחמצן עם עובי של מהירות של 1/3 עד 1/2).
• התאם את המיקוד וגובה הזרבובית בהתאם.

5. חיתוך ניסיוני ואופטימיזציה:תחילה השתמשו בגרפיקה קטנה או בקצוות גרוטאות לחיתוך ניסיון. מקטע תצפית:

• אם החלק העליון בהיר, החלק התחתון מופץ שחור או סיגים תלויים: ייתכן שהוא מהיר מדי או שלחץ האוויר לא מספיק.
• אם כל החלק צהוב או מחומצן: טוהר החנקן אינו מספיק או שהלחץ נמוך מדי, וחמצן מעורבב פנימה.
• אם החיתוך אינו שקוף או שהסיגים דבוקים קשות: עוצמה לא מספקת, מהירות מדי או מיקום המיקוד שגוי.

6. חיתוך רשמי:לאחר השלמת אופטימיזציית הפרמטרים, החיתוך הרשמי.

שיקולים ומגבלות

• עלות גבוהה יותר:נצרכת כמות גדולה של חנקן בעל טוהר גבוה, ומהירות החיתוך איטית, ועלות היחידה גבוהה בהרבה מזו של חיתוך חמצן.
• מגבלת עובי:אפקט המשטח הבהיר מחמיר ככל שהעובי עולה. זה בדרך כלל עובד בצורה הטובה ביותר על לוחות פלדת פחמן בינוניים ודקים (1-12 מ"מ). כאשר עובי הלוח עולה על קיבולת הציוד, קשה להשיג משטח בהיר מושלם.
• דרישות ציוד:לעוצמת הלייזר, לאיכות הקרן, ליציבות המכונה ולמערכת אספקת הגז יש דרישות גבוהות יותר.
• יישום עיקרי:משמש לדרישות איכות המראה, הריתוך והריסוס של חומר העבודה, כגון לוחות מעלית, חלקים מכניים מדויקים, חלקי מראה וכו', כדי להימנע מתהליך השחזה שלאחר מכן.

במילים פשוטות, כדי לחסום את המשטח הבהיר, זכרו את שלושת האלמנטים: חנקן בלחץ גבוה וטוהר גבוה, עוצמה גבוהה וקרן טובה, ופרמטרי כוונון עדין במהירות נמוכה.מומלץ להשיג טבלת פרמטרים בסיסית עבור דגם ועובי ספציפיים מיצרן הציוד ולהשתמש בה כבסיס לכוונון עדין באתר.