Oorzaken van de verhitting van de snijkopmond tijdens lasersnijden

Oververhitting van de spuitmond van de lasersnijkop kan ernstig zijn, zelfs tot gloeiend heet. Dit heeft meestal niet één enkele oorzaak, maar is het gevolg van verschillende factoren. Hieronder worden de belangrijkste en secundaire oorzaken en de oplossingen in detail uitgelegd.

Hoofdreden

Dit zijn de meest directe en veelvoorkomende problemen die oververhitting van de sproeier veroorzaken.

1. Plasma/weerkaatste warmte

• Generatiemechanisme:Wanneer de laserstraal op het oppervlak van het metaal wordt gefocust, smelt of verdampt het metaal onmiddellijk. Een hulpstofgas, zoals zuurstof of stikstof, wordt naar dit hete gebied geblazen. Als de energiedichtheid te hoog is of de gasparameters niet geschikt zijn, zullen het verdampte metaal en het gas zelf ioniseren en een hogetemperatuurplasmawolk vormen (een elektrisch neutrale gasgroep met een extreem hoge temperatuur).
• Warmteoverdrachtsproces:Dit plasma absorbeert en verstrooit niet alleen laserenergie, waardoor de snij-efficiëntie afneemt, maar keert ook terug naar de binnenkant van het mondstuk. De enorme hoeveelheid warmte die door het plasma wordt meegevoerd, wordt direct overgedragen op de koperen binnenwand van het mondstuk, waardoor de temperatuur ervan sterk stijgt, met mogelijk zelfs roodgloeiende of gesmolten oppervlakken tot gevolg.

2. Storing in het koelsysteem

Moderne, krachtige lasersnijkoppen zijn ontworpen met watergekoelde kanalen aan de binnenkant, die speciaal bedoeld zijn om de warmte af te voeren die wordt geabsorbeerd door de sproeiers, beschermspiegels en andere componenten.

Veelgestelde vragen:

• Onvoldoende koelwaterdebiet:Storing in de koelwaterpomp, knik in de waterleiding, verstopping van het filter, enz.
• De temperatuur van het koelwater is te hoog:Het koelvermogen van de koelmachine is onvoldoende of het aanbod is te beperkt.
• Verstopping of lekkage in het koelwatercircuit:Interne aanslag of onzuiverheden blokkeren de doorstroming.
• Het koelsysteem is niet ingeschakeld:Ik was vergeten de koeler aan te zetten voordat ik de laser startte.

Secundaire en andere oorzaken

Deze oorzaken, hoewel minder direct dan de twee hierboven genoemde, kunnen de koorts verergeren of afzonderlijk problemen veroorzaken.

3. Verontreinigingted of beschadigd lenses

• Als de scherpstelspiegel of beschermspiegel vervuild is (olie, stof) of beschadigd is, zullen de lichtdoorlatendheid en het scherpstelvermogen afnemen.
• Een deel van de laserenergie wordt door de lens zelf geabsorbeerd en omgezet in warmte. Deze warmte wordt overgedragen aan de spiegelvoet, die op zijn beurt de omringende lucht en de voet van het mondstuk verwarmt.
• In ernstige gevallen kan een te hoge temperatuur van de lens leiden tot barsten.

4. Onjuiste instelling van procesparameters

• Gastype en -druk:
• Bij het snijden van koolstofstaal met zuurstof is er sprake van een exotherme reactie die veel warmte genereert. Als de gasdruk niet geschikt is, kan er gemakkelijker een sterk plasma ontstaan.
• Bij het snijden van roestvrij staal met stikstof kan het volgende gebeuren: als de luchtdruk te laag is om het gesmolten metaal tijdig weg te blazen, zal de slak omhoog spatten, aan de binnenwand van het mondstuk blijven kleven en deze verder verhitten; als de luchtdruk te hoog is, kan dit leiden tot verstoring van de luchtstroom, wat de vorming van plasma bevordert.
• Snijsnelheid:Als de snelheid te laag is, blijft de laser te lang op dezelfde positie en hoopt de warmte zich te veel op, waardoor er gemakkelijk plasma kan ontstaan ​​en de spuitmond kan doorbranden. Als de snelheid te hoog is, kan de laser mogelijk niet door het materiaal heen snijden, wat resulteert in versterkte reflectie van het licht.
• Laservermogen:Als het vermogen te hoog is en andere parameters (zoals snelheid en luchtdruk) niet kloppen, is de energie te hoog en ontstaat er gemakkelijk plasma.
• Focuspositie:Een onjuiste focuspositie beïnvloedt de energiedichtheid en de vorm van de snede, en daarmee de ontlading van het gesmolten materiaal en de plasmavorming.

5. Het probleem van het mondstuk zelf

• Model komt niet overeen:De opening van het mondstuk is niet afgestemd op de dikte van de te snijden plaat en de gasdruk. Bijvoorbeeld, fijn snijden met een mondstuk met een grote opening kan ervoor zorgen dat de luchtstroom divergeert en het beschermingseffect onvoldoende is.
• Slechte kwaliteit/beschadiging:Het middelste gat van het mondstuk is niet rond, er zijn bramen en de binnenwand is niet glad. Dit veroorzaakt een instabiele luchtstroom en de vorming van wervelstromen, wat de warmteafvoer en het uitblazen van slakken bemoeilijkt. Ook lichte vervorming van het mondstuk na een botsing met de plaat kan dit probleem veroorzaken.
• Onjuiste installatie:Het mondstuk is niet goed vastgedraaid of de afdichtingsring is beschadigd, waardoor gas lekt en de stabiele gasgordijnbescherming verloren gaat.

6. Externe omgeving en botsing

• De reflectiviteit van het plaatoppervlak is te hoog:Bij het snijden van sterk reflecterende materialen zoals aluminium en koper wordt een grote hoeveelheid laserenergie teruggekaatst naar de binnenkant van de snijkop en geabsorbeerd door het mondstuk en de spiegelzitting.
• Botsing:De snijkop botst tegen de plaat of het bevestigingsstuk, waardoor het mondstuk vervormt en de interne onderdelen verschuiven. Dit verstoort de oorspronkelijke coaxialiteit en afdichting van de licht-, gas- en waterdoorvoer.

Samenvatting en oplossingschecklist

Bij problemen met de sproeierverwarming wordt aangeraden de volgende stappen te volgen:

1. Stop de machine onmiddellijk voor inspectie:om verdere schade aan de apparatuur te voorkomen.

2. Controleer het koelsysteem (hoogste prioriteit):

• Controleer of de koelmachine is ingeschakeld en normaal functioneert.
• Controleer of de koelwaterdoorstroming en -druk voldoen aan de eisen van de apparatuur.
• Raak de inlaat- en uitlaatleidingen aan en voel het temperatuurverschil. Als het temperatuurverschil klein is, betekent dit dat de warmteoverdrachtsefficiëntie laag is of de doorstroming onvoldoende.
• Controleer de waterkwaliteit om er zeker van te zijn dat er geen onzuiverheden in zitten.

3. Controleer en vervang optische componenten:

• Verwijder de beschermlens en controleer deze op vervuiling, brandplekken of barsten. Houd de lenzen altijd schoon.
• Controleer of de scherpstelspiegel in goede staat verkeert.

4. Controleer en vervang het mondstuk:

• Controleer of de huidige spuitmondopening geschikt is voor de snijtaak die u uitvoert.
• Controleer of de binnenopening van het mondstuk glad en rond is en of er sprake is van smeltschade of verstoppingen. Vervang het mondstuk door een gloednieuw, hoogwaardig testmondstuk.

5. Optimalisatie van de parameters van het snijproces:

• Raadpleeg de leverancier van de apparatuur of een ervaren procesingenieur om het laservermogen, de snijsnelheid, het gastype en de druk, de focuspositie, enzovoort opnieuw te kalibreren op basis van het materiaalsoort en de dikte. Dit is essentieel voor het oplossen van het probleem van oververhitting van het plasma.

6. Controleer de coaxialiteit en de installatie:

• Gebruik de uitlijntester om te controleren of de coaxialiteit van laser, nozzle en gas correct is.
• Zorg ervoor dat het mondstuk correct is gemonteerd en vastgedraaid, en dat de afdichtring intact is.

7. Observeer het snijproces:

• Let tijdens het snijden, met het oog op de veiligheid, goed op de vonken. Een normale vonk hoort naar beneden en naar achteren te wijzen. Als de vonk naar boven spat, uit elkaar valt of te grof en helder is, betekent dit meestal dat de parameters niet goed zijn ingesteld en dat er een grote hoeveelheid plasma wordt gegenereerd.

Door systematisch onderzoek kunnen de meeste problemen met oververhitting van de sproeier effectief worden opgelost. Als bovenstaande stappen het probleem niet oplossen, kan er sprake zijn van een ernstiger mechanisch of optisch probleem in de snijkop. In dat geval is het noodzakelijk om contact op te nemen met de fabrikant van de apparatuur voor professioneel onderhoud.