Įvadas
Lazerinio pjovimo anglinio plieno pjovime oru esant neigiamoms židinio sąlygoms, šlako sukibimas yra dažna problema. Ši problema ne tik daro didelę įtaką pjovimo paviršiaus kokybei, pavyzdžiui, sukelia šiurkštumą ir nelygumus, bet ir sumažina gamybos efektyvumą, nes reikia papildomų apdorojimo etapų šlakui pašalinti. Pramoninės gamybos scenarijuose, ypač gamybos procesuose, kuriems reikalingas didelis tikslumas ir efektyvumas anglinio plieno pjovimui, šlako sukibimas gali padidinti sąnaudas ir sumažinti produkto konkurencingumą. Todėl šios problemos supratimas ir sprendimas yra labai svarbūs. Šiame straipsnyje bus nagrinėjami du dažniausiai pasitaikantys šlako sukibimo tipai, siekiant pateikti išsamių įžvalgų ir praktinių sprendimų šios srities gamintojams ir operatoriams.
1 tipas: ištisiniai, lašantys atplaišos (šlakas) apačioje
Charakteristikos
Šio tipo šlakas pasižymi santykinai didele ir ištisine forma. Jis tvirtai prilimpa prie pjovimo dalies apatinio krašto, panašėdamas į išlydyto metalo karoliukų virtinę. Šių karoliukų skersmuo gali svyruoti nuo kelių milimetrų iki dar didesnio, priklausomai nuo konkrečių pjovimo sąlygų. Šis ištisinis ir kabantis šlakas ne tik paveikia pjūvio krašto išvaizdą, bet ir daro didelę įtaką vėlesniam ruošinio apdirbimui. Pavyzdžiui, tiksliosios gamybos metu toks šlakas gali trukdyti surinkti detales, sumažindamas bendrą gaminio tikslumą.
Priežastys
- Nepakanka energijosTai yra pati fundamentaliausia priežastis. Neigiamas – židinio pjovimas reiškia, kad židinio taškas yra žemiau plokštės paviršiaus, todėl taško skersmuo padidėja, o energijos tankis sumažėja. Jei energijos nepakanka medžiagai visiškai išgarinti arba išlydyti, likusio skysto metalo negalima visiškai nupūsti pagalbinėmis dujomis, todėl jis kondensuojasi apačioje ir sudaro šlaką. Pavyzdžiui, pjaunant storo anglinio plieno plokštę netinkamu lazerio galios nustatymu, energijos, pasiekiančios pjovimo apačią, nepakanka medžiagos kiekiui apdoroti, todėl susidaro šlakas.
- Nepakankamas arba nestabilus oro slėgisOro kompresorius gali nesukurti pakankamai slėgio arba gali būti didelių oro slėgio svyravimų. Dėl to nepavyksta sukurti pakankamo impulso, kad išlydytas metalas būtų nupūstas nuo plyšio. Kadangi oras, kaip pagalbinės dujos, turi daug mažiau kinetinės energijos, palyginti su azotu, jam keliami didesni oro slėgio reikalavimai. Kai kuriose pramoninėse gamybos linijose su senstančiomis oro tiekimo sistemomis nestabilus oro slėgis gali lemti nevienodą pjovimo kokybę, o dėl neefektyvaus išlydyto metalo pašalinimo dažnai atsiranda nuodegų.
- Per didelis pjovimo greitisKai plokštė juda per greitai lazerio spindulio atžvilgiu, medžiagos ilgio vienetui sugeriama energija yra nepakankama. Dėl to medžiaga nėra visiškai perpjaunama, o išsilydžiusi medžiaga neturi pakankamai laiko būti nupūsta. Didelio greičio pjovimo bandymų metu be tinkamo parametrų optimizavimo, greitas ruošinio judėjimas gali lemti, kad lazeris nepataikytų į kai kurias sritis, palikdamas nepjautą arba iš dalies supjaustytą medžiagą, kuri sukietėja į šiurkščius gabalėlius.
- Netinkama židinio padėtisJei neigiamas židinio nuotolis nustatytas per didelis, energija pernelyg išsisklaido. Dėl to pjūvio apačioje energija yra labai nepakankama, todėl sunku visiškai apdoroti medžiagą apačioje ir galiausiai susidaro nuodegos.
Sprendimai
- Optimizuokite lazerio galią:
- Tinkamai padidinkite galiąLazerio galios didinimas yra tiesiausias ir efektyviausias būdas padidinti energijos sąnaudas. Labai svarbu užtikrinti, kad galia atitiktų plokštės storį ir pjovimo greitį. Atlikus bandymų seriją su 5 mm storio anglinio plieno plokšte, galima pastebėti, kad padidinus lazerio galią nuo 1000 W iki 1200 W, galima žymiai sumažinti šlako kiekį.
- Sureguliuokite židinio padėtį:
- Sumažinkite neigiamą židinio nuotolįPabandykite židinio tašką nukreipti į viršų (plokštelės paviršiaus link), kad sumažintumėte neigiamą židinio dydį. Tai gali padidinti energijos tankį pjūvio apačioje. Galima atlikti židinio padėties proceso bandymą, pjaunant skirtingais parametrais nuo –1 mm iki –3 mm neigiamo židinio dydžio, kad rastumėte židinio tašką su mažiausiais šlako kiekiais. Pavyzdžiui, atliekant 3 mm storio anglinio plieno plokštės pjovimo bandymą, nustatyta, kad neigiamas židinio dydis –1,5 mm lemia švariausią pjūvį su minimaliu šlako kiekiu.
- Dujų parametrų reguliavimas:
- Padidinkite oro slėgįĮsitikinkite, kad oro slėgis yra pakankamai aukštas. Plonoms plokštėms gali prireikti 0,8–1,2 MPa slėgio, o storoms plokštėms – dar didesnio slėgio. Reguliariai tikrinkite oro kompresorių ir džiovinimo bei filtravimo sistemą, kad įsitikintumėte, jog dujų šaltinis yra grynas, sausas, o slėgis stabilus. Ore esantys teršalai, tokie kaip alyva ir drėgmė, gali rimtai paveikti pjovimo efektyvumą. Gamybos ceche, pakeitus sugedusį oro slėgio reguliatorių ir įdiegus didelio efektyvumo oro džiovinimo filtrą, pjovimo kokybė gerokai pagerėjo, susidarė daug mažiau atliekų.
- Sumažinkite pjovimo greitį:
- Tinkamai sumažinkite greitįSumažinus pjovimo greitį, medžiaga turi daugiau laiko sugerti energiją, užtikrindama, kad ji visiškai išsilydytų ir būtų nupūsta. Greitį ir galią reikia derinti tarpusavyje, kad būtų rastas geriausias balansas. Pjaunant 8 mm storio anglinio plieno plokštę, pjovimo greičio sumažinimas nuo 1000 mm/min. iki 800 mm/min., išlaikant tinkamą galią, gali veiksmingai pašalinti nuolatinį šlako susidarymą apačioje.
2 tipas: smulkios, kietos granuliuotos nuosėdos apačioje
Charakteristikos
Šio tipo šlakams būdinga smulki ir kieta tekstūra. Jie atrodo kaip maži granulės arba milteliai, tvirtai prilipę prie pjovimo paviršiaus. Šios granuliuotos šlako dalelės paprastai yra daug mažesnio dydžio, palyginti su ištisinėmis pirmojo tipo šlako dalelėmis, paprastai nuo mikrometrų iki milimetro. Dėl jų kietumo juos sunku pašalinti po apdorojimo, todėl dažnai reikia agresyvesnių mechaninių ar cheminių metodų. Pavyzdžiui, valant paprastu vieliniu šepečiu, granuliuotos šlako dalelės vis tiek gali likti ant paviršiaus, o tai turi įtakos bendrai apdirbimo kokybei.
Priežastys
- Per didelis medžiagos oksidavimasTai būdinga oro pagalba atliekamo pjovimo savybė. Pjovimo metu, esant aukštai temperatūrai, ore esantis deguonis smarkiai reaguoja su angliniu plienu. Cheminės reakcijos daugiausia apima Fe + O₂ → FeO/Fe₃O₄/Fe₂O₃. Susidarę oksidai (daugiausia geležies oksidai) pasižymi aukšta lydymosi temperatūra ir dideliu klampumu. Dėl to jų lengvai nenupučia pagalbinės dujos ir jie kondensuojasi, sudarydami kietas nuodegas. Pjaunant storasienius anglinio plieno vamzdžius oru kaip pagalbinėmis dujomis, susidaro didelis kiekis aukštos lydymosi temperatūros geležies oksidų, kuriuos sunku pašalinti iš pjovimo vietos, todėl susidaro granuliuotos nuodegos.
- Per didelis šilumos tiekimasNors nepakankamas energijos kiekis sukelia pirmojo tipo nuodegas, per didelis šilumos tiekimas, dažniausiai atsirandantis dėl didelės galios ir mažo greičio derinio, gali sukelti plokštės per didelį degimą. Dėl to susidaro didelis kiekis aukštos lydymosi temperatūros oksidų, o tai dar labiau paaštrina nuodegų problemą. Bandant pjauti ploną anglinio plieno lakštą pernelyg didele lazerio galia ir labai mažu pjovimo greičiu, medžiaga ne tik pernelyg oksiduojasi, bet ir netolygiai išsilydo bei garuoja, palikdama granuliuotas nuodegas ant pjovimo paviršiaus.
- Purkštukų susidėvėjimas arba neteisingas sulygiavimasSusidėvėję purkštukai gali sutrikdyti oro srautą, neleisdami jam simetriškai ir vertikaliai patekti į plyšį. Jei purkštukų centras nėra bendraašis su lazerio spinduliu, susilpnėja dujų pūtimo gebėjimas ir išsilydžiusio šlako negalima efektyviai pašalinti. Gamybos linijoje, kurioje purkštukai ilgą laiką naudojami be pakeitimo, susidėvėję purkštukai sukelia oro srauto nukrypimą nuo optimalios krypties, todėl ant pjovimo paviršiaus kaupiasi granuliuotos šlako dalelės dėl neefektyvaus šlako pašalinimo.
Sprendimai
- Optimizuokite pjovimo greičio ir galios atitikimą:
- Taikykite „didelio greičio, vidutinio galingumo“ strategijąSiekiant užtikrinti visišką įsiskverbimą, tinkamai padidinus greitį ir sumažinus galią, galima sutrumpinti medžiagos buvimo laiką aukštos temperatūros zonoje, taip sumažinant per didelę oksidacijos reakciją. Šis metodas prieštarauja pirmojo tipo šlako šalinimo sprendimui ir reikalauja kruopštaus derinimo. 2 mm storio anglinio plieno lakšto pjovimo greičio padidinimas nuo 1500 mm/min iki 1800 mm/min ir galios sumažinimas nuo 800 W iki 700 W gali veiksmingai sumažinti granuliuotų šlako pavidalo dalių susidarymą.
- Dujų parametrų koregavimas (strateginiai pakeitimai):
- Plonoms plokštėms pabandykite šiek tiek sumažinti oro slėgįPernelyg didelis oro slėgis gali sustiprinti oksidacijos reakciją, o ne nupūsti šlaką. Patartina naudoti mažesnį oro slėgį, užtikrinant, kad šlakas būtų nupūstas. Atliekant 1 mm storio anglinio plieno plokštės pjovimo bandymą, sumažinus oro slėgį nuo 1,0 MPa iki 0,8 MPa, išlaikant kitus parametrus stabilius, gaunamas švaresnis pjovimas su mažesniu granuliuotų šlako kiekiu.
- Užtikrinkite dujų grynumąGalima naudoti tik sausą ir be alyvos suslėgtą orą. Drėgmė gali greitai atvėsinti išlydytą metalą ir skatinti oksidaciją, o alyvos užterštumas gali užteršti lęšius ir paveikti pjovimo kokybę. Įrengus didelio efektyvumo oro džiovinimo ir alyvos filtravimo įrenginius oro tiekimo sistemoje, galima užtikrinti oro grynumą, žymiai pagerinti pjovimo kokybę ir sumažinti išmetamųjų teršalų kiekį.
- Patikrinkite ir pakeiskite purkštuką:
- Patikrinkite purkštuko būklęReguliariai tikrinkite antgalį, ar jis nesusidėvėjęs, nedeformuotas ar neužsikimšęs šlaku. Susidėvėjusius antgalius reikia nedelsiant pakeisti. Gamybos ceche planinė antgalių patikra kas 50 darbo valandų gali padėti išvengti dėl antgalių problemų susidarančių nuosėdų.
- Purkštuko centro kalibravimasNaudokite lygiavimo popierių arba specializuotus lygiavimo įrankius, kad įsitikintumėte, jog purkštuko angos centras visiškai sutampa su lazerio spinduliu. Tai labai svarbus žingsnis užtikrinant teisingą oro srauto kryptį. Panaudojus profesionalų purkštuko lygiavimo įrankį, pjovimo kokybė žymiai pagerėja, o dėl optimizuotos oro srauto krypties žymiai sumažėja granuliuotų šlako dalelių.
- Naudokite dengtas plokštes:
- Jei apdorojimo sąlygos leidžia, naudokite dengtas plienines plokštes, pvz., cinkuotas.Danga kartais gali atlikti tam tikrą „flukso pagalbinį“ vaidmenį pjovimo procese arba pakeisti šlako savybes, todėl šlaką lengviau pašalinti. Tačiau tai nėra esminis sprendimas. Pjaunant cinkuoto anglinio plieno plokštes, cinko danga gali reaguoti su išlydytu metalu ir oksidacijos produktais taip, kad pakeistų šlako savybes, palengvindama jo pašalinimą nuo pjovimo paviršiaus.
Greiti trikčių šalinimo veiksmai
Aparatinės įrangos patikrinimas
- Apsauginis lęšisReguliariai tikrinkite, ar apsauginis lęšis švarus ir nepažeistas. Nešvarus arba pažeistas lęšis gali gerokai susilpninti lazerio energiją, dėl to gali būti nepastovi pjovimo kokybė ir padidėti šlako prilipimas. Jei aptinkama teršalų, kruopščiai nuvalykite lęšį naudodami tinkamas valymo priemones ir įrankius.
- AntgalisApžiūrėkite, ar antgalis nėra susidėvėjęs, deformuotas ar užsikimšęs. Susidėvėjęs antgalis su padidintu arba netaisyklingu vidiniu skersmeniu gali nukrypti nuo optimalios oro srauto krypties ir susilpninti šlako pūtimo galimybes. Jei aptinkama problemų, nedelsdami pakeiskite antgalį. Be to, įsitikinkite, kad antgalio dydis tinka konkrečiai pjovimo užduočiai, nes netinkamo dydžio antgalis taip pat gali prisidėti prie šlako problemų.
- Oro slėgisPatikrinkite, ar oro slėgis pasiekia nustatytą vertę ir išlieka stabilus viso pjovimo proceso metu. Įrenkite patikimą manometrą, kad tiksliai stebėtumėte oro slėgį. Oro slėgio svyravimai gali sutrikdyti stabilų išlydyto metalo pašalinimą, dėl to gali susidaryti šlakas. Jei slėgis yra nepakankamas arba nestabilus, patikrinkite oro tiekimo sistemą, įskaitant oro kompresorių, vamzdynus ir vožtuvus, kad nustatytumėte ir pašalintumėte problemos šaltinį.
- Dujų šaltinisUžtikrinkite, kad dujų šaltinis būtų sausas ir švarus. Ore esanti drėgmė gali greitai atvėsinti išlydytą metalą, paskatindama oksidaciją ir kieto šlako susidarymą. Alyvos užterštumas gali ne tik užteršti lęšius, bet ir paveikti chemines reakcijas pjovimo metu, todėl pjūvio kokybė bus prasta. Oro tiekimo sistemoje įrenkite didelio efektyvumo oro džiovinimo ir alyvos filtravimo įrenginius, kad būtų užtikrintas oro grynumas.
Fokusavimo optimizavimas
Fokusavimo ir padėties nustatymo proceso bandymas yra nepaprastai svarbus. Šis bandymas padeda nustatyti optimalią fokusavimo padėtį konkrečiai pjaunamai medžiagai ir storiui. Skirtingoms medžiagoms ir storiams reikalingi skirtingi fokusavimo nustatymai, kad būtų pasiekta geriausios kokybės pjūviai su minimaliu šlako prilipimu.
Metodas apima bandomųjų pjūvių seriją su skirtingu neigiamo židinio aukščiu, kuris paprastai svyruoja nuo –1 mm iki –3 mm anglies plieno pjovimo oru neigiamo židinio sąlygomis metu. Bandymo metu atidžiai stebėkite pjovimo kokybę, ypač šlako sukibimo kiekį ir tipą. Optimaliu nustatymu laikoma fokusavimo padėtis, kurioje susidaro mažiausias šlako kiekis, lygus pjovimo paviršius ir visiškas medžiagos įsiskverbimas. Užsirašykite šias optimalias fokusavimo padėties vertes, kad galėtumėte jas naudoti ateityje pjaudami panašias medžiagas ir storius.
Galios ir greičio reguliavimas
- Nuolatiniam, lašančiam šlakuiJei šlakas yra ištisinių, lašančių atplaišų pavidalu apačioje, pirmiausia reikia padidinti lazerio galią arba sumažinti pjovimo greitį. Galios didinimas tiesiogiai padidina pjovimo proceso energiją, užtikrindamas, kad medžiaga visiškai išsilydytų ir išgaruotų. Greičio sumažinimas suteikia medžiagai daugiau laiko sugerti lazerio energiją, todėl lengviau visiškai pjauti ir efektyviai pašalinti išlydytą metalą. Tačiau reguliuojant šiuos parametrus labai svarbu išlaikyti pusiausvyrą, kad būtų išvengta kitų galimų problemų, tokių kaip perkaitimas ar per didelė oksidacija.
- Smulkioms, kietoms granuliuotoms nuodegomsDirbant su smulkiomis, kietomis granuliuotomis šlako dalelėmis, strategija yra padidinti pjovimo greitį arba atitinkamai sumažinti galią. Didinant greitį, sutrumpėja laikas, kurį medžiaga praleidžia aukštos temperatūros zonoje, taip sumažinant oksidacijos mastą. Galios sumažinimas padeda išvengti per didelio šilumos tiekimo, dėl kurio gali susidaryti didelis kiekis aukštos lydymosi temperatūros oksidų. Optimizuojant greičio ir galios derinį, galima veiksmingai sumažinti granuliuotų šlako dalelių susidarymą.
Išvada
Šlako sukibimo problema atliekant oro neigiamo židinio pjovimą angliniu plienu yra sudėtinga ir priklauso nuo daugelio veiksnių, tokių kaip energijos sąnaudos, dujų parametrai ir įrangos būklė. Dviem dažniausiai pasitaikantiems šlako sukibimo tipams – ištisiniams, lašantiems šlifavimo atplaišoms ir smulkioms, kietoms, granuliuotoms šlako dalelėms – buvo ištirtos skirtingos priežastys ir atitinkami sprendimai. Praktinėje gamyboje būtina nuolat tikrinti ir optimizuoti parametrus. Pagrindiniai žingsniai yra reguliarus įrangos komponentų, tokių kaip apsauginis lęšis ir antgalis, tikrinimas ir dujų šaltinio stabilumo bei grynumo užtikrinimas. Fokusavimo ir padėties bandymais galima nustatyti optimalų fokusavimo nustatymą. Be to, labai svarbu koordinuotai reguliuoti lazerio galią ir pjovimo greitį pagal šlako sukibimo tipą. Pasiekus pusiausvyrą tarp „oksidacijos reakcijos panaudojimo šilumai padidinti“ ir „per didelės oksidacijos, dėl kurios susidaro aukštos lydymosi temperatūros šlakas, prevencijos“, galima pasiekti aukštos kokybės ir efektyvų anglinio plieno pjovimą, atitinkantį šiuolaikinės pramoninės gamybos reikalavimus.
Įrašo laikas: 2025 m. lapkričio 19 d.
