Вовед
Во процесот на ласерско сечење на јаглероден челик со воздух под негативни фокусни услови, адхезијата на згура е распространет проблем. Овој проблем не само што значително влијае на квалитетот на површината за сечење, како што е предизвикување грубост и нерамномерност, туку и ја намалува ефикасноста на производството со тоа што бара дополнителни чекори по обработката за отстранување на згурата. Во сценаријата за индустриско производство, особено во производствените процеси кои бараат високопрецизно и високоефикасно сечење на јаглероден челик, присуството на адхезија на згура може да доведе до зголемени трошоци и намалена конкурентност на производот. Затоа, разбирањето и решавањето на овој проблем се од големо значење. Оваа статија ќе истражи два вообичаени типа на адхезија на згура, со цел да обезбеди длабински увид и практични решенија за производителите и операторите во оваа област.
Тип 1: Континуирани, капечки гребнатини (згура) на дното
Карактеристики
Овој вид згура се карактеризира со релативно голема и континуирана форма. Цврсто се лепи на долниот раб на сечечкиот дел, претставувајќи се како низа од стопени метални зрна. Дијаметарот на овие зрна може да се движи од неколку милиметри до уште поголем, во зависност од специфичните услови на сечење. Оваа континуирана и овената згура не само што влијае на изгледот на сечениот раб, туку има и значително влијание врз последователната обработка на работниот дел. На пример, во прецизното производство, таквата згура може да се меша во склопувањето на деловите, намалувајќи ја целокупната точност на производот.
Причини
- Недоволна енергијаОва е најфундаменталната причина. Негативно - фокусното сечење значи дека фокусната точка е под површината на плочата, што предизвикува зголемување на дијаметарот на точката и намалување на густината на енергијата. Ако енергијата не е доволна за целосно испарување или топење на материјалот, преостанатиот течен метал не може целосно да се однесе од помошниот гас и на тој начин се кондензира на дното за да формира згура. На пример, при сечење на дебела плоча од јаглероден челик со несоодветно поставување на моќноста на ласерот, енергијата што стигнува до дното на сечењето е далеку од доволна за да се справи со волуменот на материјалот, што доведува до формирање на згура.
- Недоволен или нестабилен воздушен притисокКомпресорот за воздух можеби не обезбедува доволен притисок или може да има значителни флуктуации во притисокот на воздухот. Ова резултира со неможност за генерирање доволен импулс за да се исфрли стопената метална течност од процепот. Бидејќи воздухот, како помошен гас, има многу помала кинетичка енергија во споредба со азотот, тој има поголеми барања за воздушен притисок. Во некои индустриски производствени линии со стари системи за снабдување со воздух, нестабилниот воздушен притисок може да предизвика неконзистентен квалитет на сечење, при што често се појавуваат згура поради неефикасното отстранување на стопениот метал.
- Преголема брзина на сечењеКога плочата се движи пребрзо во однос на ласерскиот зрак, енергијата апсорбирана по единица должина на материјалот е недоволна. Како резултат на тоа, материјалот не е целосно пресечен, а стопениот материјал нема доволно време да биде однесен од воздух. При обиди за сечење со голема брзина без соодветна оптимизација на параметрите, брзото движење на обработуваниот дел може да предизвика ласерот да пропушти некои области, оставајќи зад себе непресечен или делумно пресечен материјал кој се стврднува во згура.
- Неправилна фокусна позицијаАко негативната фокусна вредност е поставена преголема, енергијата станува премногу дисперзирана. Следствено, енергијата на дното од засекот е сериозно недоволна, што го отежнува целосното обработување на материјалот на дното, а на крајот доведува до формирање на згура.
Решенија
- Оптимизирајте ја моќноста на ласерот:
- Соодветно зголемете ја моќностаЗголемувањето на моќноста на ласерот е најдиректниот и најефикасниот начин за зголемување на внесената енергија. Клучно е да се осигура дека моќноста одговара на дебелината на плочата и брзината на сечење. За плоча од јаглероден челик со дебелина од 5 mm, по серија тестови, може да се открие дека зголемувањето на моќноста на ласерот од 1000 W на 1200 W може значително да ја намали количината на згура.
- Прилагодете ја фокусната позиција:
- Намалете ја негативната – фокусна количинаОбидете се да ја прилагодите фокусната точка нагоре (кон површината на плочата) за да ја намалите негативната фокусна количина. Ова може да ја зголеми густината на енергија на дното од засекот. Може да се изврши тест на процесот на фокусна позиција, сечење со различни параметри од -1 mm до -3 mm негативна фокусна количина, за да се пронајде фокусната точка со најмалку згура. На пример, во тест за сечење плоча од јаглероден челик со дебелина од 3 mm, се открива дека негативна фокусна количина од -1,5 mm резултира со најчист рез со минимална згура.
- Прилагодете ги параметрите на гасот:
- Зголемете го воздушниот притисокОбезбедете доволно висок притисок на воздухот. За тенки плочи може да биде потребен притисок од 0,8 – 1,2 MPa, а за дебели плочи е потребен уште поголем притисок. Редовно проверувајте го компресорот за воздух и системот за сушење и филтрирање за да се осигурате дека изворот на гас е чист, сув и дека притисокот е стабилен. Загадувачите како што се маслото и влагата во воздухот можат сериозно да влијаат на ефектот на сечење. Во производствена работилница, по замена на неисправен регулатор на притисок на воздухот и инсталирање на високоефикасен филтер за сушење на воздух, квалитетот на сечење значително се подобри, со многу помалку згура.
- Намалете ја брзината на сечење:
- Соодветно намалете ја брзинатаНамалувањето на брзината на сечење му овозможува на материјалот повеќе време да апсорбира енергија, осигурувајќи дека е целосно стопен и однесен од воздух. Брзината и моќноста треба да се прилагодат координирано за да се пронајде најдобрата рамнотежа. При сечење плоча од јаглероден челик со дебелина од 8 mm, намалувањето на брзината на сечење од 1000 mm/min на 800 mm/min, а воедно и одржувањето на соодветна моќност, може ефикасно да ја елиминира континуираната згура на дното.
Тип 2: Фина, тврда грануларна згура на дното
Карактеристики
Овој вид згура се карактеризира со фина и тврда текстура. Се појавува како мали гранули или прав, цврсто прилепени на површината за сечење. Овие грануларни честички од згура обично се многу помали по големина во споредба со континуираната згура од првиот тип, обично во опсег од микрометри до под-милиметри. Нивната тврдост ги отежнува отстранувањето за време на пост-обработката, што често бара поагресивни механички или хемиски методи. На пример, кога се користи едноставна жица-четка за чистење, гранулираната згура може сè уште да остане на површината, влијаејќи на целокупната завршна обработка и квалитетот на обработуваниот дел.
Причини
- Прекумерна оксидација на материјалотОва е вродена карактеристика на сечењето со помош на воздух. Во средина со висока температура за време на сечењето, кислородот во воздухот реагира бурно со јаглеродниот челик. Хемиските реакции главно вклучуваат Fe + O₂ → FeO/Fe₃O₄/Fe₂O₃. Добиените оксиди (главно железни оксиди) имаат високи точки на топење и голем вискозитет. Како резултат на тоа, тие не се лесно оддувани од помошниот гас и кондензираат за да формираат тврда згура. При сечењето на цевки од јаглероден челик со дебели ѕидови со воздух како помошен гас, се генерира голема количина железни оксиди со висока точка на топење, кои тешко се исфрлаат од површината на сечење, што доведува до формирање на грануларна згура.
- Прекумерно внесување топлинаИако недоволната енергија доведува до првиот вид згура, прекумерната количина на внесена топлина, обично предизвикана од комбинација од голема моќност и мала брзина, може да предизвика прекумерно согорување на плочата. Ова резултира со производство на голема количина оксиди со висока точка на топење, што го влошува проблемот со згурата. При обид за сечење тенок лим од јаглероден челик со премногу висока ласерска моќност и многу мала брзина на сечење, материјалот не само што претрпува прекумерна оксидација, туку и се топи и испарува нерамномерно, оставајќи грануларна згура на површината за сечење.
- Абење или неправилно порамнување на млазницатаИстрошените млазници можат да предизвикаат нарушен проток на воздух, спречувајќи го да влегува во процепот симетрично и вертикално. Ако центарот на млазницата не е коаксијален со ласерскиот зрак, способноста за дување на гасот е ослабена и стопената згура не може ефикасно да се отстрани. Во производствена линија каде што млазниците се користат подолг период без замена, истрошените млазници предизвикуваат протокот на воздух да отстапува од оптималната насока, што резултира со акумулација на грануларна згура на површината за сечење поради неефикасно отстранување на згурата.
Решенија
- Оптимизирајте го совпаѓањето на брзината и моќноста на сечење:
- Усвојте стратегија „голема брзина, умерена моќност“Врз основа на обезбедување целосна пенетрација, соодветното зголемување на брзината и намалувањето на моќноста може да го намали времето на престој на материјалот во зоната со висока температура, со што се ублажува прекумерната реакција на оксидација. Овој пристап е спротивен на решението за првиот тип на згура и бара внимателно дебагирање. За лим од јаглероден челик со дебелина од 2 mm, зголемувањето на брзината на сечење од 1500 mm/min на 1800 mm/min, додека намалувањето на моќноста од 800 W на 700 W може ефикасно да го намали формирањето на грануларна згура.
- Прилагодување на параметрите на гасот (стратешки промени):
- За тенки плочи, обидете се малку да го намалите воздушниот притисокПретерано високиот воздушен притисок може да ја влоши реакцијата на оксидација, наместо да ја оддува згурата. Препорачливо е да се користи помал воздушен притисок, а воедно да се осигура дека згурата може да се оддува. При тест за сечење плоча од јаглероден челик со дебелина од 1 mm, намалувањето на воздушниот притисок од 1,0 MPa на 0,8 MPa, додека другите параметри се одржуваат стабилни, резултира со почисто сечење со помалку грануларна згура.
- Обезбедете чистота на гасотТреба да се користи само сув и компримиран воздух без масло. Влагата може брзо да го излади стопениот метал и да предизвика оксидација, додека контаминацијата со масло може да ги извалка леќите и да влијае на квалитетот на сечење. Инсталирањето високоефикасни уреди за сушење на воздух и филтрирање на масло во системот за снабдување со воздух може да ја обезбеди чистотата на воздухот, значително подобрувајќи го квалитетот на сечење и намалувајќи ја згурата.
- Проверете ја и заменете ја млазницата:
- Проверете ја состојбата на млазницатаРедовно проверувајте ја млазницата за абење, деформација или затнување од згура. Истрошените млазници мора веднаш да се заменат. Во производствена работилница, закажаната проверка на млазниците на секои 50 часа работа може да спречи појава на згура предизвикана од проблеми со млазниците.
- Калибрирајте го центарот на млазницатаКористете хартија за усогласување или специјализирани алатки за усогласување за да се осигурате дека центарот на дупката на млазницата целосно се совпаѓа со ласерскиот зрак. Ова е клучен чекор во обезбедувањето на правилната насока на протокот на воздух. По користењето на професионална алатка за усогласување на млазницата, квалитетот на сечењето значително се подобрува, со значително намалување на гранулираната згура поради оптимизираната насока на протокот на воздух.
- Користете обложени плочи:
- Доколку условите за обработка дозволуваат, користете обложени челични плочи како што се поцинкувани плочи.Облогата понекогаш може да игра одредена улога на „помош при флукс“ за време на процесот на сечење или да ги промени својствата на згурата, олеснувајќи го отстранувањето на згурата. Сепак, ова не е фундаментално решение. При сечење плочи од поцинкуван јаглероден челик, цинковата облога може да реагира со стопениот метал и производите на оксидација на начин што ги модифицира карактеристиките на згурата, олеснувајќи го нејзиното отстранување од површината на сечење.
Брзи чекори за решавање проблеми
Проверка на хардвер
- Заштитна леќаРедовно проверувајте дали заштитната леќа е чиста и без оштетувања. Валкана или оштетена леќа може значително да ја намали енергијата на ласерот, што доведува до неконзистентен квалитет на сечење и зголемена адхезија на згура. Доколку се откријат загадувачи, внимателно исчистете ја леќата со соодветни средства за чистење и алатки.
- МлазницаПроверете ја млазницата за какви било знаци на абење, деформација или затнување. Истрошена млазница со зголемен или неправилен внатрешен дијаметар може да предизвика протокот на воздух да отстапува од оптималната насока, ослабувајќи ја способноста за дување на згура. Веднаш заменете ја млазницата доколку се најдат проблеми. Дополнително, проверете дали големината на млазницата е точна за специфичната задача на сечење, бидејќи млазницата со несоодветна големина исто така може да придонесе за проблеми со згура.
- Воздушен притисокПотврдете дека притисокот на воздухот ја достигнува зададената вредност и останува стабилен во текот на целиот процес на сечење. Инсталирајте сигурен манометар за прецизно следење на притисокот на воздухот. Флуктуациите во притисокот на воздухот можат да го нарушат стабилното отстранување на стопениот метал, што резултира со формирање на згура. Доколку притисокот е недоволен или нестабилен, проверете го системот за снабдување со воздух, вклучувајќи го компресорот за воздух, цевководите и вентилите, за да го идентификувате и решите изворот на проблемот.
- Извор на гасОсигурајте се дека изворот на гас е сув и чист. Влагата во воздухот може брзо да го излади стопениот метал, поттикнувајќи оксидација и формирање на тврда згура. Загадувањето со масло не само што може да ги извалка леќите, туку може да влијае и на хемиските реакции за време на сечењето, што доведува до сечења со слаб квалитет. Инсталирајте високоефикасни уреди за сушење воздух и филтрирање масло во системот за снабдување со воздух за да се гарантира чистотата на воздухот.
Оптимизација на фокусот
Спроведувањето на тест за фокусирање и позиција на процесот е од најголема важност. Овој тест помага да се одреди оптималната позиција на фокусот за специфичниот материјал и дебелината што се сече. Различните материјали и дебелини бараат различни поставки на фокусот за да се постигнат сечења со најдобар квалитет со минимално адхезија на згура.
Методот вклучува изведување на серија тест сечења со различни негативни фокални количини, обично од -1 mm до -3 mm за сечење на јаглероден челик со воздух под негативни фокални услови. За време на тестот, внимателно следете го квалитетот на сечењето, особено количината и видот на адхезија на згура. Позицијата на фокусот што резултира со најмала количина на згура, мазна површина за сечење и целосно продирање на материјалот се смета за оптимална поставка. Запишете ги овие оптимални вредности на позицијата на фокусот за идна референца при сечење на слични материјали и дебелини.
Прилагодување на моќноста и брзината
- За континуирана, капечка згураДоколку згурата е во форма на континуирани, капечки гребнатини на дното, приоритет е да се зголеми моќноста на ласерот или да се намали брзината на сечење. Зголемувањето на моќноста директно додава повеќе енергија во процесот на сечење, осигурувајќи дека материјалот е целосно стопен и испарен. Намалувањето на брзината му овозможува на материјалот повеќе време да ја апсорбира енергијата на ласерот, олеснувајќи целосно сечење и ефикасно отстранување на стопениот метал. Сепак, при прилагодување на овие параметри, клучно е да се одржи рамнотежа за да се избегнат други потенцијални проблеми како што се прегревање или прекумерна оксидација.
- За фина, тврда грануларна згураКога се работи со фина, тврда грануларна згура, стратегијата е да се зголеми брзината на сечење или соодветно да се намали моќноста. Зголемувањето на брзината го скратува времето што материјалот го поминува во зоната со висока температура, намалувајќи го степенот на оксидација. Намалувањето на моќноста помага да се спречи прекумерно внесување топлина, што може да доведе до производство на големи количини оксиди со висока точка на топење. Со оптимизирање на комбинацијата од брзина и моќност, формирањето на грануларна згура може ефикасно да се минимизира.
Заклучок
Проблемот со адхезијата на згура при сечење на јаглероден челик со воздух во негативна фокусна насока е комплексен, под влијание на повеќе фактори како што се внесот на енергија, параметрите на гасот и условите на хардверот. За двата вообичаени типа на адхезија на згура, континуирани, капечки стружења и фина, тврда грануларна згура, истражени се различни причини и соодветни решенија. Во практичното производство, од суштинско значење е континуирано да се тестираат и оптимизираат параметрите. Редовната проверка на хардверските компоненти, како што се заштитната леќа и млазницата, и обезбедувањето на стабилноста и чистотата на изворот на гас, се основните чекори. Преку тестови за фокус-позиција, може да се одреди оптимално подесување на фокусот. Дополнително, координираното прилагодување на моќноста на ласерот и брзината на сечење според видот на адхезија на згура е клучно. Со постигнување рамнотежа помеѓу „искористување на реакцијата на оксидација за зголемување на топлината“ и „спречување на прекумерната оксидација да генерира згура со висока точка на топење“, може да се реализира висококвалитетно и ефикасно сечење на јаглероден челик, исполнувајќи ги барањата на современото индустриско производство.
Време на објавување: 19 ноември 2025 година
