Hvordan oppnå en blank, polert kant når man laserskjærer stålplater?

For å oppnå en oksidfri, svært reflekterende skjæreflate (kjent som «bright-face cutting») ved laserskjæring av stålplater (vanligvis karbonstål), er nøkkelen å forhindre oksidasjon fullstendig under skjæreprosessen.og å bruke finjusterte skjæreparametere som blåser bort det smeltede materialet grundig. Vanlig luftskjæring vil danne en ru, grå overflate med et oksidlag. For å oppnå et blankt overflatesnitt, følg disse viktige trinnene og prinsippene:

Kjerneprinsipp

Essensen av blankskjæring er «smelteskjæring» snarere enn «oksidasjonsskjæring».

Oksidasjonsskjæring (vanlig luft): bruk av oksygen som hjelpegass, jern og oksygen med intens eksoterm reaksjon (forbrenning) produserer en stor mengde jernoksidslagg, skjæreoverflaten er ru og gråsvart.

Smelteskjæring (speilblankskjæring): Bruker nitrogen (N2) eller argon (Ar) med høy renhet som hjelpegass. Den inerte gassen isoleres fra oksygen, laseren smelter bare metallet, og høytrykksgassen blåser bort den rene metallløsningen for å oppnå en sølvblank overflate uten oksidasjon.

Viktige elementer og trinn for å oppnå blank overflateskjæring

1. Hjelpegass: nitrogen med høy renhet må brukes

• Renhetskrav: ≥ 99,99 % (vanligvis 4 niere eller høyere). Utilstrekkelig renhet kan forårsake spor av oksidasjon, som påvirker overflatefinishen.
• Trykkkrav: svært høye. Avhengig av platetykkelsen kreves det vanligvis et stabilt trykk på 15–20 bar (ca. 1,5–2,0 MPa) eller enda høyere. Det er nødvendig å bruke en stor strøm av flytende nitrogentank eller nitrogengenerator, noe en vanlig luftkompressor ikke kan oppfylle.
• Funksjon: blåse bort smeltet metall, avkjøle skjæresømmen, isolere oksygen.

2. Laserkraft og -modus: trenger høy effekt og stråle av høy kvalitet

• Strømkrav: Å oppnå blank overflateskjæring krever vanligvis høyere lasereffekt. For eksempel vil det være enklere og mer effektivt å kutte 6 mm blank overflate av karbonstål med en 4000W laser enn å kutte vanlige plater med samme tykkelse. Utilstrekkelig effekt vil føre til at skjærehastigheten blir for lav og at det akkumuleres varme, noe som vil påvirke kvaliteten.
• Strålekvalitet: Enmoduslaser eller kvasi-enmoduslaser har en mer konsentrert energitetthet og et mindre punkt på grunn av sin iboende fordel ved skjæring av lys overflate enn multimoduslaser, og kan oppnå en finere og lysere seksjon.

3. Skjæreparametere: finjustering

Følgende parametere må finjusteres i henhold til utstyr og gassforhold:

• Skjærehastighet: Sammenlignet med oksygenskjæring vil hastigheten reduseres betydelig. Hvis hastigheten er for høy, vil ikke smelten blåses ren, og det vil henge slagg på baksiden. Hvis hastigheten er for lav, blir varmetilførselen for høy, og platen kan overopphetes og endre farge.

Dysevalg og høyde:

• Dysediameter: Velg vanligvis en større dysediameter (som φ3 mm eller φ4 mm) for å tilpasse seg det høye trykket og den store nitrogenstrømmen for å sikre at luftstrømmen er stabil og dekker hele spalten.
• Dysehøyde: Den må kontrolleres nøyaktig, vanligvis litt høyere enn ved skjæring med oksygen for å danne en god luftgardinbeskyttelse.
• Fokusposisjon: Fokuset settes vanligvis på overflaten av platen eller litt under, og den beste posisjonen må bestemmes eksperimentelt for å oppnå den smaleste og lyseste spalten.
• Toppeffekt/frekvensmodulering: For noen tykkere plater bidrar bruk av passende pulsskjæremodus til å kontrollere varmetilførselen for å oppnå en bedre blank overflateeffekt.

4. Styrekrav

• Overflaterens: Olje, rust og belegg på overflaten av platen vil påvirke skjæreeffekten og bør rengjøres på forhånd.
• Ensartet materiale: Ujevnt materiale resulterer i inkonsistente glittereffekter.

Sammendrag av driftsprosessen

1. Forberedelse:Sørg for å bruke et system med høy renhet av nitrogen og høytrykksgass. Rengjør plateoverflaten.

2. Velg dyse:Installer en dyse med stor diameter som er egnet for nitrogenhøytrykksskjæring (for eksempel φ3 mm).

3. Innstilling av parametere:Velg modusen «Nitrogenskjæring» eller «Blank overflateskjæring» i programvaren for skjærekontroll. Angi platemateriale (karbonstål) og tykkelse.

4. Justering av viktige referansepunkter:

• Hjelpegassen ble satt til N2.
• Gasstrykket justeres til det høye trykkområdet (for eksempel, for 6 mm karbonstål, prøv fra 18 bar først).
• Reduser skjærehastigheten betydelig (kan være oksygenskjæring med tykkelsen på 1/3 til 1/2 hastighet).
• Juster fokus og dysehøyde på riktig måte.

5. Prøveskjæring og optimalisering:Bruk først små grafikk eller skrapkanter til prøveskjæring. Observasjonsseksjon:

• Hvis den øvre delen er lys, er den nedre delen fordelt svart eller hengende slagg: det kan være for raskt eller utilstrekkelig lufttrykk.
• Hvis hele seksjonen er gul eller oksidert: nitrogenets renhet er ikke tilstrekkelig, eller trykket er for lavt, og oksygen er blandet inn.
• Hvis skjæret ikke er gjennomsiktig eller slagget sitter hardt fast: utilstrekkelig kraft, for rask eller fokusposisjonen er feil.

6. Formell kutting:etter at parameteroptimaliseringen er fullført, utføres den formelle kuttingen.

Hensyn og begrensninger

• Høyere kostnad:en stor mengde nitrogen med høy renhet forbrukes, og skjærehastigheten er lav, og enhetskostnaden er mye høyere enn for oksygenskjæring.
• Tykkelsegrense:Den blanke overflateeffekten blir verre etter hvert som tykkelsen øker. Det fungerer vanligvis best på mellomtynne og tynne plater av karbonstål (1–12 mm). Når platetykkelsen overstiger utstyrets kapasitet, er det vanskelig å oppnå en perfekt blank overflate.
• Utstyrskrav:Det stilles høyere krav til laserkraft, strålekvalitet, maskinstabilitet og gassforsyningssystem.
• Hovedapplikasjon:brukes til å oppfylle kravene til arbeidsstykkets utseende, sveising og sprøytekvalitet, for eksempel heispaneler, presisjonsmekaniske deler, utseendedeler osv., for å unngå etterfølgende slipeprosesser.

Enkelt sagt, for å kutte ut den lyse overflaten, husk de tre elementene: høyt trykk og nitrogen med høy renhet, høy effekt og god stråle, finjusteringsparametere for lav hastighet.Det anbefales at du innhenter en grunnleggende parametertabell for en spesifikk modell og tykkelse fra utstyrsprodusenten og bruker denne som grunnlag for finjustering på stedet.