Ievads
Lāzergriešanas procesā ar gaisu oglekļa tēraudam negatīvos fokusa apstākļos izdedžu saķere ir izplatīta problēma. Šī problēma ne tikai būtiski ietekmē griešanas virsmas kvalitāti, piemēram, izraisot raupjumu un nelīdzenumu, bet arī samazina ražošanas efektivitāti, jo ir nepieciešamas papildu pēcapstrādes darbības izdedžu noņemšanai. Rūpnieciskās ražošanas scenārijos, īpaši ražošanas procesos, kuros nepieciešama augstas precizitātes un augstas efektivitātes oglekļa tērauda griešana, izdedžu saķeres klātbūtne var izraisīt izmaksu pieaugumu un produkta konkurētspējas samazināšanos. Tāpēc šīs problēmas izpratne un risināšana ir ļoti svarīga. Šajā rakstā tiks aplūkoti divi izplatīti izdedžu saķeres veidi, kuru mērķis ir sniegt padziļinātu ieskatu un praktiskus risinājumus ražotājiem un operatoriem šajā jomā.
1. tips: nepārtraukti, piloši izdedži (atkritumi) apakšā
Raksturojums
Šāda veida izdedžiem raksturīga relatīvi liela un nepārtraukta forma. Tie stingri pielīp griešanas sekcijas apakšējai malai, izskatoties kā izkausēta metāla lodīšu virkne. Šo lodīšu diametrs var būt no vairākiem milimetriem līdz pat lielākam atkarībā no konkrētajiem griešanas apstākļiem. Šie nepārtrauktie un nokarenie izdedži ne tikai ietekmē griešanas malas izskatu, bet arī būtiski ietekmē sagataves turpmāko apstrādi. Piemēram, precīzās ražošanas procesā šādi izdedži var traucēt detaļu montāžu, samazinot izstrādājuma kopējo precizitāti.
Cēloņi
- Nepietiekama enerģijaŠis ir visfundamentālākais iemesls. Negatīvs – fokālā griešana nozīmē, ka fokusa punkts atrodas zem plāksnes virsmas, kā rezultātā plankuma diametrs palielinās un enerģijas blīvums samazinās. Ja enerģija nav pietiekama, lai pilnībā iztvaicētu vai izkausētu materiālu, atlikušo šķidro metālu nevar pilnībā aizpūst palīggāze, un tādējādi tas kondensējas apakšā, veidojot izdedžus. Piemēram, griežot biezu oglekļa tērauda plāksni ar nepiemērotu lāzera jaudas iestatījumu, enerģija, kas sasniedz griezuma apakšu, ir tālu no pietiekamas, lai apstrādātu materiāla apjomu, kā rezultātā veidojas izdedži.
- Nepietiekams vai nestabils gaisa spiediensGaisa kompresors var nenodrošināt pietiekamu spiedienu vai arī gaisa spiedienā var būt ievērojamas svārstības. Tas izraisa nespēju radīt pietiekamu impulsu, lai izpūstu izkausētā metāla šķidrumu prom no spraugas. Tā kā gaisam kā palīggāzei ir daudz mazāka kinētiskā enerģija salīdzinājumā ar slāpekli, tam ir augstākas prasības attiecībā uz gaisa spiedienu. Dažās rūpnieciskās ražošanas līnijās ar novecojošām gaisa padeves sistēmām nestabils gaisa spiediens var izraisīt nevienmērīgu griešanas kvalitāti, un bieži parādās izdedži neefektīvas izkausētā metāla noņemšanas dēļ.
- Pārmērīgs griešanas ātrumsJa plāksne pārāk ātri pārvietojas attiecībā pret lāzera staru, uz materiāla garuma vienību absorbētā enerģija ir nepietiekama. Tā rezultātā materiāls netiek pilnībā pārgriezts, un izkausētajam materiālam nav pietiekami daudz laika, lai tiktu aizpūsts. Liela ātruma griešanas mēģinājumos bez pienācīgas parametru optimizācijas sagataves straujā kustība var izraisīt to, ka lāzers dažas zonas nevar apstrādāt, atstājot nesagrieztu vai daļēji sagrieztu materiālu, kas sacietē izdedžos.
- Nepareiza fokusa pozīcijaJa negatīvais fokusa lielums ir iestatīts pārāk liels, enerģija kļūst pārāk izkliedēta. Līdz ar to enerģija iegriezuma apakšā ir ļoti nepietiekama, apgrūtinot materiāla pilnīgu apstrādi apakšā un galu galā izraisot izdedžu veidošanos.
Risinājumi
- Optimizējiet lāzera jaudu:
- Atbilstoši palieliniet jauduLāzera jaudas palielināšana ir tiešākais un efektīvākais veids, kā palielināt enerģijas ievadi. Ir ļoti svarīgi nodrošināt, lai jauda atbilstu plāksnes biezumam un griešanas ātrumam. 5 mm biezai oglekļa tērauda plāksnei pēc virknes testu var secināt, ka lāzera jaudas palielināšana no 1000 W līdz 1200 W var ievērojami samazināt izdedžu daudzumu.
- Pielāgojiet fokusa pozīciju:
- Samaziniet negatīvo fokusa daudzumuMēģiniet noregulēt fokusa punktu uz augšu (pret plāksnes virsmu), lai samazinātu negatīvo fokusa lielumu. Tas var palielināt enerģijas blīvumu griezuma apakšā. Var veikt fokusa pozīcijas procesa testu, griežot ar dažādiem parametriem no –1 mm līdz –3 mm negatīva fokusa lieluma, lai atrastu fokusa punktu ar vismazāko izdedžu daudzumu. Piemēram, griežot 3 mm biezu oglekļa tērauda plāksni, tiek atklāts, ka negatīvs fokusa lielums –1,5 mm nodrošina vistīrāko griezumu ar minimālu izdedžu daudzumu.
- Pielāgojiet gāzes parametrus:
- Palieliniet gaisa spiedienuPārliecinieties, ka gaisa spiediens ir pietiekami augsts. Plānām plāksnēm var būt nepieciešams 0,8–1,2 MPa spiediens, bet biezām plāksnēm — vēl lielāks spiediens. Regulāri pārbaudiet gaisa kompresoru un žāvēšanas un filtrēšanas sistēmu, lai pārliecinātos, ka gāzes avots ir tīrs, sauss un spiediens ir stabils. Piesārņotāji, piemēram, eļļa un mitrums gaisā, var nopietni ietekmēt griešanas rezultātu. Ražošanas darbnīcā pēc bojāta gaisa spiediena regulatora nomaiņas un augstas efektivitātes gaisa žāvēšanas filtra uzstādīšanas griešanas kvalitāte ievērojami uzlabojās, radot daudz mazāk izdedžu.
- Samaziniet griešanas ātrumu:
- Attiecīgi samaziniet ātrumuGriešanas ātruma samazināšana ļauj materiālam vairāk laika absorbēt enerģiju, nodrošinot, ka tas pilnībā izkusis un aizpūsts. Ātrums un jauda ir jāpielāgo saskaņoti, lai atrastu labāko līdzsvaru. Griežot 8 mm biezu oglekļa tērauda plāksni, griešanas ātruma samazināšana no 1000 mm/min līdz 800 mm/min, vienlaikus saglabājot atbilstošu jaudu, var efektīvi novērst nepārtrauktos izdedžus apakšā.
2. tips: smalki, cieti granulēti izdedži apakšā
Raksturojums
Šāda veida izdedžiem raksturīga smalka un cieta tekstūra. Tie izskatās kā mazas granulas vai pulveris, kas stingri pielīp pie griešanas virsmas. Šīs granulētās izdedžu daļiņas parasti ir daudz mazākas nekā pirmā veida nepārtrauktie izdedži, parasti mikrometru līdz mazāk nekā milimetram. To cietība apgrūtina to noņemšanu pēcapstrādes laikā, bieži vien izmantojot agresīvākas mehāniskas vai ķīmiskas metodes. Piemēram, tīrīšanai izmantojot vienkāršu stiepļu suku, granulētie izdedži joprojām var palikt uz virsmas, ietekmējot sagataves kopējo apdari un kvalitāti.
Cēloņi
- Pārmērīga materiāla oksidēšanāsŠī ir raksturīga gaisa atbalstītas griešanas īpašība. Griešanas laikā augstā temperatūrā gaisā esošais skābeklis spēcīgi reaģē ar oglekļa tēraudu. Ķīmiskās reakcijas galvenokārt ietver Fe + O₂ → FeO/Fe₃O₄/Fe₂O₃. Radītajiem oksīdiem (galvenokārt dzelzs oksīdiem) ir augsta kušanas temperatūra un liela viskozitāte. Tā rezultātā palīggāze tos viegli neaizpūš, un tie kondensējas, veidojot cietus izdedžus. Griežot biezsienu oglekļa tērauda caurules ar gaisu kā palīggāzi, rodas liels daudzums augstas kušanas temperatūras dzelzs oksīdu, kurus ir grūti izvadīt no griešanas zonas, kā rezultātā veidojas granulēti izdedži.
- Pārmērīga siltuma padeveLai gan nepietiekama enerģija rada pirmā veida izdedžus, pārmērīga siltuma padeve, ko parasti izraisa lielas jaudas un maza ātruma kombinācija, var izraisīt plāksnes pārmērīgu izdedžu veidošanos. Tā rezultātā rodas liels daudzums augstas kušanas temperatūras oksīdu, kas saasina izdedžu problēmu. Mēģinot griezt plānu oglekļa tērauda loksni ar pārāk lielu lāzera jaudu un ļoti mazu griešanas ātrumu, materiāls ne tikai pārmērīgi oksidējas, bet arī nevienmērīgi kūst un iztvaiko, atstājot granulētus izdedžus uz grieztās virsmas.
- Sprauslas nodilums vai nepareiza izlīdzināšanaNolietotas sprauslas var izraisīt gaisa plūsmas traucējumus, neļaujot tai simetriski un vertikāli iekļūt spraugā. Ja sprauslas centrs nav koaksiāls ar lāzera staru, gāzes pūšanas spēja samazinās un izkausēto izdedžu nevar efektīvi noņemt. Ražošanas līnijā, kur sprauslas tiek izmantotas ilgstoši bez nomaiņas, nolietotās sprauslas izraisa gaisa plūsmas novirzi no optimālā virziena, kā rezultātā uz griešanas virsmas uzkrājas granulēti izdedži neefektīvas izdedžu noņemšanas dēļ.
Risinājumi
- Optimizēt griešanas ātruma un jaudas saskaņošanu:
- Izmantojiet stratēģiju “liels ātrums, vidēja jauda”Lai nodrošinātu pilnīgu iespiešanos, atbilstoši palielinot ātrumu un samazinot jaudu, var samazināt materiāla uzturēšanās laiku augstas temperatūras zonā, tādējādi mazinot pārmērīgu oksidēšanās reakciju. Šī pieeja ir pretēja pirmā veida izdedžu risinājumam un prasa rūpīgu atkļūdošanu. 2 mm biezai oglekļa tērauda loksnei griešanas ātruma palielināšana no 1500 mm/min līdz 1800 mm/min, vienlaikus samazinot jaudu no 800 W līdz 700 W, var efektīvi samazināt granulētu izdedžu veidošanos.
- Pielāgot gāzes parametrus (stratēģiskas izmaiņas):
- Plānām plāksnēm mēģiniet nedaudz samazināt gaisa spiedienuPārāk augsts gaisa spiediens var saasināt oksidācijas reakciju, nevis aizpūst izdedžus. Ieteicams izmantot zemāku gaisa spiedienu, vienlaikus nodrošinot, ka izdedžus var aizpūst. 1 mm biezas oglekļa tērauda plāksnes griešanas testā, samazinot gaisa spiedienu no 1,0 MPa līdz 0,8 MPa, vienlaikus saglabājot citus parametrus stabilus, tiek iegūts tīrāks griezums ar mazāk granulētiem izdedžiem.
- Nodrošiniet gāzes tīrībuDrīkst izmantot tikai sausu un bez eļļas saspiestu gaisu. Mitrums var ātri atdzesēt izkausēto metālu un veicināt oksidēšanos, savukārt eļļas piesārņojums var notraipīt lēcas un ietekmēt griešanas kvalitāti. Gaisa padeves sistēmā uzstādot augstas efektivitātes gaisa žāvēšanas un eļļas filtrēšanas ierīces, var nodrošināt gaisa tīrību, ievērojami uzlabojot griešanas kvalitāti un samazinot izdedžus.
- Pārbaudiet un nomainiet sprauslu:
- Pārbaudiet sprauslas stāvokliRegulāri pārbaudiet sprauslu, vai tajā nav nodiluma, deformācijas vai izdedžu aizsprostojuma. Nolietotas sprauslas nekavējoties jānomaina. Ražošanas darbnīcā plānota sprauslu pārbaude ik pēc 50 darba stundām var novērst sprauslu problēmu izraisītu izdedžu rašanos.
- Kalibrējiet sprauslas centruIzmantojiet izlīdzināšanas papīru vai specializētus izlīdzināšanas instrumentus, lai pārliecinātos, ka sprauslas atveres centrs pilnībā sakrīt ar lāzera staru. Šis ir izšķirošs solis, lai nodrošinātu pareizu gaisa plūsmas virzienu. Pēc profesionāla sprauslas un izlīdzināšanas instrumenta izmantošanas griešanas kvalitāte ievērojami uzlabojas, un optimizētā gaisa plūsmas virziena dēļ ievērojami samazinās granulēto izdedžu daudzums.
- Izmantojiet pārklātas plāksnes:
- Ja apstrādes apstākļi to atļauj, izmantojiet pārklātas tērauda plāksnes, piemēram, cinkotas plāksnes.Pārklājums griešanas procesā dažreiz var pildīt zināmu “plūsmu veicinošu” lomu vai mainīt izdedžu īpašības, atvieglojot izdedžu noņemšanu. Tomēr tas nav fundamentāls risinājums. Griežot cinkotas oglekļa tērauda plāksnes, cinka pārklājums var reaģēt ar izkausēto metālu un oksidācijas produktiem, mainot izdedžu īpašības, atvieglojot to noņemšanu no griešanas virsmas.
Ātrās problēmu novēršanas darbības
Aparatūras pārbaude
- AizsarglēcaRegulāri pārbaudiet, vai aizsarglēca ir tīra un bez bojājumiem. Netīra vai bojāta lēca var ievērojami vājināt lāzera enerģiju, kā rezultātā var rasties nevienmērīga griešanas kvalitāte un palielināta izdedžu pielipšana. Ja tiek konstatēti piesārņotāji, rūpīgi notīriet lēcu, izmantojot atbilstošus tīrīšanas līdzekļus un instrumentus.
- SprauslaPārbaudiet, vai uz sprauslas nav nodiluma, deformācijas vai aizsērēšanas pazīmju. Nolietota sprausla ar palielinātu vai neregulāru iekšējo diametru var izraisīt gaisa plūsmas novirzi no optimālā virziena, vājinot izdedžu pūšanas spēju. Nekavējoties nomainiet sprauslu, ja tiek konstatētas kādas problēmas. Turklāt pārliecinieties, vai sprauslas izmērs ir pareizs konkrētajam griešanas uzdevumam, jo nepiemērota izmēra sprausla var arī veicināt izdedžu problēmas.
- Gaisa spiediensPārliecinieties, vai gaisa spiediens sasniedz iestatīto vērtību un saglabājas stabils visa griešanas procesa laikā. Uzstādiet uzticamu manometru, lai precīzi uzraudzītu gaisa spiedienu. Gaisa spiediena svārstības var traucēt stabilu izkausēta metāla noņemšanu, kā rezultātā var veidoties izdedži. Ja spiediens ir nepietiekams vai nestabils, pārbaudiet gaisa padeves sistēmu, tostarp gaisa kompresoru, cauruļvadus un vārstus, lai noteiktu un novērstu problēmas avotu.
- Gāzes avotsPārliecinieties, ka gāzes avots ir sauss un tīrs. Mitrums gaisā var ātri atdzesēt izkausēto metālu, veicinot oksidēšanos un cietu izdedžu veidošanos. Eļļas piesārņojums var ne tikai notraipīt lēcas, bet arī ietekmēt ķīmiskās reakcijas griešanas laikā, kā rezultātā var rasties slikta griešanas kvalitāte. Gaisa padeves sistēmā uzstādiet augstas efektivitātes gaisa žāvēšanas un eļļas filtrēšanas ierīces, lai garantētu gaisa tīrību.
Fokusa optimizācija
Fokusa un pozīcijas procesa testa veikšana ir ārkārtīgi svarīga. Šis tests palīdz noteikt optimālo fokusa pozīciju konkrētajam griežamajam materiālam un biezumam. Dažādiem materiāliem un biezumiem ir nepieciešami atšķirīgi fokusa iestatījumi, lai sasniegtu vislabākās kvalitātes griezumus ar minimālu izdedžu saķeri.
Metode ietver virkni testa griezumu ar dažādu negatīvu fokusa lielumu, kas parasti svārstās no –1 mm līdz –3 mm oglekļa tērauda griešanai ar gaisu negatīvā fokusa apstākļos. Testa laikā rūpīgi novērojiet griešanas kvalitāti, īpaši izdedžu saķeres daudzumu un veidu. Par optimālo iestatījumu tiek uzskatīta fokusa pozīcija, kas nodrošina vismazāko izdedžu daudzumu, gludu griešanas virsmu un pilnīgu materiāla iekļūšanu. Ierakstiet šīs optimālās fokusa pozīcijas vērtības turpmākai izmantošanai, griežot līdzīgus materiālus un biezumus.
Jaudas un ātruma regulēšana
- Nepārtrauktai, pilošai izdedžu plūsmaiJa izdedži apakšā ir nepārtrauktu, pilošu atgrūžu veidā, prioritāte ir palielināt lāzera jaudu vai samazināt griešanas ātrumu. Jaudas palielināšana tieši pievieno griešanas procesam vairāk enerģijas, nodrošinot, ka materiāls ir pilnībā izkusis un iztvaikojis. Ātruma samazināšana dod materiālam vairāk laika absorbēt lāzera enerģiju, veicinot pilnīgu griešanu un efektīvu izkausētā metāla noņemšanu. Tomēr, pielāgojot šos parametrus, ir svarīgi saglabāt līdzsvaru, lai izvairītos no citām iespējamām problēmām, piemēram, pārkaršanas vai pārmērīgas oksidēšanās.
- Smalkiem, cietiem, granulētiem izdedžiemStrādājot ar smalkiem, cietiem, graudainiem izdedžiem, stratēģija ir palielināt griešanas ātrumu vai attiecīgi samazināt jaudu. Ātruma palielināšana saīsina laiku, ko materiāls pavada augstas temperatūras zonā, samazinot oksidēšanās apmēru. Jaudas samazināšana palīdz novērst pārmērīgu siltuma padevi, kas var izraisīt liela daudzuma augstas kušanas temperatūras oksīdu veidošanos. Optimizējot ātruma un jaudas kombināciju, granulētu izdedžu veidošanos var efektīvi samazināt.
Secinājums
Izdedžu adhēzijas problēma oglekļa tērauda gaisa negatīvajā-fokālajā griešanā ir sarežģīta, un to ietekmē vairāki faktori, piemēram, enerģijas padeve, gāzes parametri un aparatūras stāvoklis. Diviem izplatītākajiem izdedžu adhēzijas veidiem – nepārtrauktiem, pilošiem izdedžiem un smalkiem, cietiem, granulētiem izdedžiem – ir izpētīti dažādi cēloņi un atbilstoši risinājumi. Praktiskajā ražošanā ir svarīgi nepārtraukti pārbaudīt un optimizēt parametrus. Pamata soļi ir regulāra aparatūras komponentu, piemēram, aizsarglēcas un sprauslas, pārbaude, kā arī gāzes avota stabilitātes un tīrības nodrošināšana. Veicot fokusa-pozīcijas testus, var noteikt optimālu fokusa iestatījumu. Turklāt ir ļoti svarīgi koordinēti pielāgot lāzera jaudu un griešanas ātrumu atbilstoši izdedžu adhēzijas veidam. Panākot līdzsvaru starp "oksidācijas reakcijas izmantošanu siltuma palielināšanai" un "pārmērīgas oksidēšanās novēršanu, radot augstas kušanas temperatūras izdedžus", var panākt augstas kvalitātes un efektīvu oglekļa tērauda griešanu, kas atbilst mūsdienu rūpnieciskās ražošanas prasībām.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 19. novembris
