Кіріспе
Көміртекті болатты теріс фокалды жағдайларда ауамен лазерлік кесу процесінде қож адгезиясы кең таралған мәселе болып табылады. Бұл мәселе кесу бетінің сапасына айтарлықтай әсер етіп қана қоймай, мысалы, кедір-бұдырлық пен тегіссіздік тудырады, сонымен қатар қожды кетіру үшін қосымша өңдеуден кейінгі қадамдарды қажет ету арқылы өндіріс тиімділігін төмендетеді. Өнеркәсіптік өндіріс сценарийлерінде, әсіресе көміртекті болатты жоғары дәлдікпен және жоғары тиімділікпен кесуді қажет ететін өндірістік процестерде қож адгезиясының болуы шығындардың артуына және өнімнің бәсекеге қабілеттілігінің төмендеуіне әкелуі мүмкін. Сондықтан, бұл мәселені түсіну және шешу өте маңызды. Бұл мақалада қож адгезиясының екі кең таралған түрі қарастырылады, бұл саладағы өндірушілер мен операторларға терең түсініктер мен практикалық шешімдер ұсынуға бағытталған.
1-түрі: Төменгі жағында үздіксіз, тамшылап тұрған түйіршіктер (дросс)
Сипаттамалары
Қоқыстың бұл түрі салыстырмалы түрде үлкен және үздіксіз пішінімен сипатталады. Ол кесу бөлігінің төменгі жиегіне мықтап жабысып, балқытылған металл моншақтарының тізбегі ретінде көрінеді. Бұл моншақтардың диаметрі кесудің нақты жағдайларына байланысты бірнеше миллиметрден одан да үлкенірекке дейін өзгеруі мүмкін. Бұл үздіксіз және салбыраған қоқыс тек кесу жиегінің сыртқы түріне ғана емес, сонымен қатар дайындаманың кейінгі өңдеуіне де айтарлықтай әсер етеді. Мысалы, дәл өндірісте мұндай қоқыс бөлшектерді жинауға кедергі келтіруі мүмкін, бұл өнімнің жалпы дәлдігін төмендетеді.
Себептері
- Энергия жеткіліксізБұл ең негізгі себеп. Теріс – фокальды кесу фокальды нүктенің пластина бетінің астында орналасқанын білдіреді, бұл нүктенің диаметрінің артуына және энергия тығыздығының төмендеуіне әкеледі. Егер энергия материалды толығымен булауға немесе балқытуға жеткіліксіз болса, қалған сұйық металл қосалқы газбен толығымен үрленбейді және осылайша түбінде конденсацияланып, қоқысқа айналады. Мысалы, лазерлік қуат параметрі дұрыс емес қалың калибрлі көміртекті болат пластинаны кескен кезде, кесудің түбіне жететін энергия материал көлемін өңдеуге жеткіліксіз, бұл қоқысқа айналады.
- Ауа қысымының жеткіліксіз немесе тұрақсыз болуыАуа компрессоры жеткілікті қысым жасамауы немесе ауа қысымының айтарлықтай ауытқуы болуы мүмкін. Бұл балқытылған металл сұйықтығын саңылаудан үрлеу үшін жеткілікті импульс жасай алмауға әкеледі. Қосалқы газ ретінде ауаның кинетикалық энергиясы азотқа қарағанда әлдеқайда аз болғандықтан, ауа қысымына қойылатын талаптар жоғары. Ескірген ауамен жабдықтау жүйелері бар кейбір өнеркәсіптік өндіріс желілерінде тұрақсыз ауа қысымы кесу сапасының тұрақсыздығына әкелуі мүмкін, балқытылған металды тиімсіз кетіру салдарынан қоқыс жиі пайда болады.
- Шамадан тыс кесу жылдамдығыПластина лазер сәулесіне қатысты тым жылдам қозғалған кезде, материалдың бірлік ұзындығына сіңірілетін энергия жеткіліксіз болады. Нәтижесінде, материал толығымен кесілмейді және балқытылған материалдың үрленіп кетуіне уақыт болмайды. Тиісті параметрлерді оңтайландырусыз жоғары жылдамдықты кесу әрекеттерінде дайындаманың жылдам қозғалысы лазердің кейбір жерлерді өткізіп жіберуіне, кесілмеген немесе жартылай кесілген материалдың қалдыққа айналуына әкелуі мүмкін.
- Дұрыс емес фокустық позицияЕгер теріс – фокустық мөлшер тым үлкен болса, энергия шамадан тыс шашыраңқы болады. Нәтижесінде, кесудің төменгі жағындағы энергия жеткіліксіз болады, бұл төменгі жағындағы материалды толық өңдеуді қиындатады және сайып келгенде қоқысты түзуге әкеледі.
Шешімдер
- Лазер қуатын оңтайландыру:
- Қуатты тиісті түрде арттырыңызЛазер қуатын арттыру - энергия шығынын арттырудың ең тікелей және тиімді тәсілі. Қуаттың пластинаның қалыңдығына және кесу жылдамдығына сәйкес келуін қамтамасыз ету өте маңызды. Қалыңдығы 5 мм көміртекті болат пластина үшін бірқатар сынақтардан кейін лазер қуатын 1000 Вт-тан 1200 Вт-қа дейін арттыру қоқысты айтарлықтай азайтуға мүмкіндік беретіні анықталды.
- Фокустық орналасуды реттеңіз:
- Теріс фокустық мөлшерді азайтыңызТеріс фокустық мөлшерді азайту үшін фокустық нүктені жоғары қарай (пластинаның бетіне қарай) реттеуге тырысыңыз. Бұл кесудің төменгі жағындағы энергия тығыздығын арттыруы мүмкін. Ең аз қалдықтары бар фокустық нүктені табу үшін -1 мм-ден -3 мм-ге дейінгі әртүрлі параметрлермен кесу арқылы фокустық позиция процесін сынауды жүргізуге болады. Мысалы, қалыңдығы 3 мм көміртекті болат пластинаны кесу сынағында -1,5 мм теріс фокустық мөлшер минималды қалдықтары бар ең таза кесуге әкелетіні анықталды.
- Газ параметрлерін реттеу:
- Ауа қысымын арттыруАуа қысымының жеткілікті жоғары екеніне көз жеткізіңіз. Жұқа пластиналар үшін 0,8 – 1,2 МПа қысым қажет болуы мүмкін, ал қалың пластиналар үшін одан да жоғары қысым қажет. Газ көзінің таза, құрғақ және қысымның тұрақты екеніне көз жеткізу үшін ауа компрессорын және кептіру және сүзу жүйесін үнемі тексеріп отырыңыз. Ауадағы май мен ылғал сияқты ластаушы заттар кесу әсеріне айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Өндіріс цехында істен шыққан ауа қысымын реттегішті ауыстырып, жоғары тиімді ауа кептіру сүзгісін орнатқаннан кейін кесу сапасы айтарлықтай жақсарды, қоқыс азайды.
- Кесу жылдамдығын азайтыңыз:
- Жылдамдықты тиісті түрде азайтыңызКесу жылдамдығын азайту материалдың энергияны сіңіруіне көбірек уақыт береді, бұл оның толығымен еріп, үрленіп кетуін қамтамасыз етеді. Ең жақсы тепе-теңдікті табу үшін жылдамдық пен қуатты үйлесімді түрде реттеу қажет. 8 мм қалыңдықтағы көміртекті болат пластинаны кескен кезде, тиісті қуатты сақтай отырып, кесу жылдамдығын 1000 мм/мин-нан 800 мм/мин-ге дейін азайту түбіндегі үздіксіз қоқысты тиімді түрде жоя алады.
2-ші түрі: Төменгі жағындағы ұсақ, қатты түйіршікті қоқыс
Сипаттамалары
Қоқыстың бұл түрі өзінің ұсақ және қатты құрылымымен сипатталады. Ол кесу бетіне мықтап жабысатын ұсақ түйіршіктер немесе ұнтақ түрінде көрінеді. Бұл түйіршікті қоқыс бөлшектері әдетте бірінші типтегі үздіксіз қоқысқа қарағанда әлдеқайда кішірек, әдетте микрометрден жартылай миллиметрге дейінгі диапазонда болады. Олардың қаттылығы оларды өңдеуден кейінгі кезеңде кетіруді қиындатады, көбінесе агрессивті механикалық немесе химиялық әдістерді қажет етеді. Мысалы, тазалау үшін қарапайым сым щеткасын қолданған кезде түйіршікті қоқыс бетінде қалуы мүмкін, бұл дайындаманың жалпы өңделуі мен сапасына әсер етеді.
Себептері
- Материалдың шамадан тыс тотығуыБұл ауамен кесудің ішкі ерекшелігі. Кесу кезінде жоғары температуралы ортада ауадағы оттегі көміртекті болатпен қатты әрекеттеседі. Химиялық реакцияларға негізінен Fe + O₂ → FeO/Fe₃O₄/Fe₂O₃ жатады. Алынған оксидтердің (негізінен темір оксидтерінің) балқу температурасы жоғары және тұтқырлығы жоғары. Нәтижесінде, олар қосалқы газбен оңай ұшып кетпейді және қатты қоқысты түзу үшін конденсацияланады. Қосалқы газ ретінде ауа қолданылатын қалың қабырғалы көміртекті болат құбырларды кесу кезінде көп мөлшерде жоғары балқу температурасы бар темір оксидтері түзіледі, оларды кесу аймағынан шығару қиын, бұл түйіршікті қоқысты түзуге әкеледі.
- Шамадан тыс жылу кірісіЭнергияның жеткіліксіздігі бірінші типтегі қоқысқа әкелсе, әдетте жоғары қуат пен төмен жылдамдықтың үйлесімінен туындайтын шамадан тыс жылу мөлшері пластинаның шамадан тыс жануына әкелуі мүмкін. Бұл жоғары балқу температурасы бар оксидтердің көп мөлшерін өндіруге әкеледі, бұл қоқысқа қатысты мәселені ушықтырады. Тым жоғары лазерлік қуатпен және өте баяу кесу жылдамдығымен жұқа көміртекті болат парақты кесуге тырысқанда, материал шамадан тыс тотығуға ұшырап қана қоймай, сонымен қатар біркелкі емес балқып, буланып, кесілген бетінде түйіршікті қоқыстар қалдырады.
- Саптаманың тозуы немесе дұрыс емес орналасуыТозған форсункалар ауа ағынының бұзылуына әкеліп соғуы мүмкін, бұл оның саңылауға симметриялы және тігінен кіруіне кедергі келтіреді. Егер форсунка орталығы лазер сәулесімен коаксиалды болмаса, газдың үрлеу қабілеті әлсірейді және балқытылған шлак тиімді түрде жойылмайды. Сапсулаларды ауыстырмай ұзақ уақыт бойы пайдаланылатын өндіріс желісінде тозған форсункалар ауа ағынының оңтайлы бағыттан ауытқуына әкеледі, бұл қожды тиімсіз кетіру салдарынан кесу бетінде түйіршікті қоқыстың жиналуына әкеледі.
Шешімдер
- Кесу жылдамдығы мен қуатының сәйкестігін оңтайландырыңыз:
- «Жоғары жылдамдықты, орташа қуатты» стратегиясын қолданыңызТолық енуді қамтамасыз ету негізінде жылдамдықты тиісті түрде арттыру және қуатты азайту материалдың жоғары температура аймағында болу уақытын қысқарта алады, осылайша шамадан тыс тотығу реакциясын жеңілдетеді. Бұл тәсіл бірінші типтегі қоқысты шешуге қайшы келеді және мұқият түзетуді қажет етеді. 2 мм қалыңдықтағы көміртекті болат парағы үшін кесу жылдамдығын 1500 мм/мин-ден 1800 мм/мин-ге дейін арттыру, сонымен қатар қуатты 800 Вт-тан 700 Вт-қа дейін азайту түйіршікті қоқысты тиімді түрде азайта алады.
- Газ параметрлерін реттеу (стратегиялық өзгерістер):
- Жұқа пластиналар үшін ауа қысымын аздап төмендетіп көріңізАуа қысымының тым жоғары болуы қожды үрлеп жіберудің орнына тотығу реакциясын күшейтуі мүмкін. Қожды үрлеп жіберуге болатынына көз жеткізе отырып, төмен ауа қысымын қолданған жөн. Қалыңдығы 1 мм көміртекті болат пластинаны кесу сынағында ауа қысымын 1,0 МПа-дан 0,8 МПа-ға дейін төмендету, басқа параметрлерді тұрақты сақтай отырып, түйіршікті қоқыстың аз болуымен таза кесуге әкеледі.
- Газдың тазалығын қамтамасыз етуТек құрғақ және майсыз сығылған ауаны пайдалану керек. Ылғал балқыған металды тез салқындатып, тотығуды күшейтуі мүмкін, ал майдың ластануы линзаларды ластап, кесу сапасына әсер етуі мүмкін. Ауа беру жүйесіне жоғары тиімді ауа кептіру және май сүзгілеу құрылғыларын орнату ауаның тазалығын қамтамасыз ете алады, кесу сапасын айтарлықтай жақсартады және қоқысты азайтады.
- Саптаманы тексеріп, ауыстырыңыз:
- Саңылаудың жағдайын тексеріңіз: Саптаманың тозуын, деформациясын немесе қождың бітелуін үнемі тексеріп отырыңыз. Тозған саптамаларды дереу ауыстыру қажет. Өндіріс цехында саптамаларды әрбір 50 сағат сайын жоспарлы тексеру саптама ақауларынан туындаған қоқысты болдырмауға көмектеседі.
- Саңылаудың ортасын калибрлеңіз: Саптама тесігінің ортасы лазер сәулесімен толығымен сәйкес келетініне көз жеткізу үшін туралау қағазын немесе арнайы туралау құралдарын пайдаланыңыз. Бұл ауа ағынының дұрыс бағытын қамтамасыз етудегі маңызды қадам. Кәсіби саптаманы туралау құралын қолданғаннан кейін, кесу сапасы айтарлықтай жақсарады, ауа ағынының оңтайландырылған бағытына байланысты түйіршікті қоқыстар айтарлықтай азаяды.
- Қапталған тақтайшаларды қолданыңыз:
- Егер өңдеу шарттары мүмкіндік берсе, мырышталған плиталар сияқты қапталған болат плиталарды пайдаланыңызКейде жабын кесу процесінде белгілі бір «ағынды көмекші» рөл атқаруы немесе қождың қасиеттерін өзгертуі мүмкін, бұл қоқысты кетіруді жеңілдетеді. Дегенмен, бұл негізгі шешім емес. Мырышталған көміртекті болат пластиналарын кескен кезде мырыш жабыны балқытылған металлмен және тотығу өнімдерімен әрекеттесіп, қождың сипаттамаларын өзгертіп, оны кесу бетінен кетіруді жеңілдетуі мүмкін.
Ақаулықтарды жоюдың жылдам қадамдары
Аппараттық құралды тексеру
- Қорғаныш линзасыҚорғаныш линзасының таза және зақымдалмағанын үнемі тексеріп отырыңыз. Лас немесе зақымдалған линза лазер энергиясын айтарлықтай төмендетіп, кесу сапасының тұрақсыздығына және қож адгезиясының жоғарылауына әкелуі мүмкін. Егер ластаушы заттар анықталса, линзаны тиісті тазалау құралдары мен құралдарын пайдаланып мұқият тазалаңыз.
- Саптама: Саптаманы тозу, деформация немесе бітелу белгілерін тексеріңіз. Ішкі диаметрі үлкейген немесе дұрыс емес тозған саптама ауа ағынының оңтайлы бағыттан ауытқуына әкеліп, қож үрлеу қабілетін әлсіретуі мүмкін. Егер қандай да бір ақаулар табылса, саптаманы дереу ауыстырыңыз. Сонымен қатар, саптаманың өлшемі нақты кесу тапсырмасына сәйкес келетініне көз жеткізіңіз, себебі дұрыс емес өлшемдегі саптама да қож проблемаларына әкелуі мүмкін.
- Ауа қысымыАуа қысымының белгіленген мәнге жеткенін және кесу процесінде тұрақты болып қалатынын тексеріңіз. Ауа қысымын дәл бақылау үшін сенімді манометрді орнатыңыз. Ауа қысымының ауытқуы балқытылған металдың тұрақты түрде алынуын бұзып, қождың пайда болуына әкелуі мүмкін. Егер қысым жеткіліксіз немесе тұрақсыз болса, мәселенің көзін анықтау және шешу үшін ауа компрессорын, құбырларды және клапандарды қоса алғанда, ауа беру жүйесін тексеріңіз.
- Газ көзіГаз көзінің құрғақ және таза екеніне көз жеткізіңіз. Ауадағы ылғал балқытылған металды тез салқындатып, тотығуды және қатты қождың пайда болуын күшейтуі мүмкін. Майдың ластануы тек линзаларды ластап қана қоймай, сонымен қатар кесу кезіндегі химиялық реакцияларға әсер етіп, сапасыз кесулерге әкелуі мүмкін. Ауаның тазалығын қамтамасыз ету үшін ауамен қамтамасыз ету жүйесіне жоғары тиімді ауа кептіру және май сүзгілеу құрылғыларын орнатыңыз.
Фокусты оңтайландыру
Фокустау позициясын анықтау процесін сынау өте маңызды. Бұл сынақ кесілетін нақты материал мен қалыңдық үшін оңтайлы фокустау позициясын анықтауға көмектеседі. Әртүрлі материалдар мен қалыңдықтар шлак адгезиясын минималды етіп, ең жақсы сапалы кесулерге қол жеткізу үшін әртүрлі фокустау параметрлерін қажет етеді.
Бұл әдіс әртүрлі теріс – фокустық мөлшерлері бар бірқатар сынақ кесулерін орындауды қамтиды, әдетте теріс – фокустық жағдайларда ауамен көміртекті – болатты кесу үшін – 1 мм-ден – 3 мм-ге дейін. Сынақ кезінде кесу сапасын, әсіресе қождың адгезиясының мөлшері мен түрін мұқият бақылаңыз. Қождың ең аз мөлшеріне, тегіс кесу бетіне және материалдың толық енуіне әкелетін фокустау позициясы оңтайлы параметр болып саналады. Ұқсас материалдар мен қалыңдықтарды кескен кезде болашақта анықтама алу үшін осы оңтайлы фокустау позициясының мәндерін жазып алыңыз.
Қуат пен жылдамдықты реттеу
- Үздіксіз, тамшылап тұрған қоқыс үшінЕгер қож түбінде үздіксіз тамшылап тұрған түйіршіктер түрінде болса, лазер қуатын арттыру немесе кесу жылдамдығын азайту басымдық болып табылады. Қуатты тікелей арттыру кесу процесіне көбірек энергия қосады, материалдың толық еріп, булануын қамтамасыз етеді. Жылдамдықты азайту материалға лазер энергиясын сіңіруге көбірек уақыт береді, бұл толық кесуді және балқытылған металды тиімді түрде кетіруді жеңілдетеді. Дегенмен, бұл параметрлерді реттеген кезде, шамадан тыс қызу немесе шамадан тыс тотығу сияқты басқа ықтимал мәселелерді болдырмау үшін тепе-теңдікті сақтау өте маңызды.
- Ұсақ, қатты түйіршікті қоқыс үшінҰсақ, қатты түйіршікті қалдықтармен жұмыс істегенде, кесу жылдамдығын арттыру немесе қуатты тиісті түрде азайту стратегиясы болып табылады. Жылдамдықты арттыру материалдың жоғары температура аймағында болу уақытын қысқартады, тотығу дәрежесін азайтады. Қуатты азайту шамадан тыс жылу шығынын болдырмауға көмектеседі, бұл жоғары балқу температурасы бар оксидтердің көп мөлшерде өндірілуіне әкелуі мүмкін. Жылдамдық пен қуаттың үйлесімін оңтайландыру арқылы түйіршікті қалдықтардың пайда болуын тиімді түрде азайтуға болады.
Қорытынды
Көміртекті болатты ауамен теріс-фокальды кесу кезіндегі қож адгезиясының мәселесі күрделі, оған энергия шығыны, газ параметрлері және аппараттық жағдайлар сияқты көптеген факторлар әсер етеді. Қож адгезиясының екі кең таралған түрі үшін, үздіксіз, тамшылайтын түйіршіктер және ұсақ, қатты түйіршікті қоқыстар үшін әртүрлі себептер мен тиісті шешімдер зерттелген. Тәжірибелік өндірісте параметрлерді үздіксіз тексеру және оңтайландыру маңызды. Қорғаныс линзасы мен саптама сияқты аппараттық компоненттерді үнемі тексеру және газ көзінің тұрақтылығы мен тазалығын қамтамасыз ету негізгі қадамдар болып табылады. Фокустау-позиция сынақтары арқылы оңтайлы фокустау параметрін анықтауға болады. Сонымен қатар, қож адгезиясының түріне сәйкес лазер қуаты мен кесу жылдамдығын үйлестірілген реттеу өте маңызды. «Тотығу реакциясын жылуды арттыру үшін пайдалану» және «жоғары балқу нүктесіндегі қождың пайда болуына шамадан тыс тотығудың алдын алу» арасындағы тепе-теңдікке қол жеткізу арқылы заманауи өнеркәсіптік өндірістің талаптарына сай келетін жоғары сапалы және тиімді көміртекті болат кесуді жүзеге асыруға болады.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 19 қараша
