Problemer som kan oppstå ved laserskjæring av plater

Ved laserskjæring finnes det problemer som avskum nederst på arbeidsstykket, folder i den nedre enden av skjæreflaten, overbrenning av rette vinkler/skarpe hjørner og ru skjæreflate. Følgende vil systematisk sortere ut årsakene til og løsningene på disse problemene.

Oversikt over feilsøking av kjerneproblemer

Problem 1: avskum nederst på arbeidsstykket (hengende slagg)

Årsaksanalyse: Etter at laseren smelter materialet, blir det ikke blåst bort fra bunnen av snittet av hjelpegassen i tide og fullstendig, og dermed kondenseres det og det dannes hengende slagg. Dette er i hovedsak et spørsmål om energi- og gassbalanse.

Løsning:

1. Optimaliser gassparametere:

• Trykk; For rustfritt stål, aluminiumslegering osv., når nitrogen brukes som en høyren hjelpegass, må trykket være høyt nok (for eksempel 1,6 MPa eller mer) for å oppnå oksidasjonsfri skjæring og blåse bort slagg. Ved bruk av oksygen for karbonstål, bør trykket være moderat. For høyt vil forsterke reaksjonen og danne grov slagg.
• Renhet og type: for å sikre at gassrenheten (spesielt nitrogen krever mer enn 99,9 %), må oksygenrenheten også være mer enn 99,5 %.

2. Kalibrer strålefokus:

• Avviket i fokusposisjonen er den vanligste årsaken. Gjør en fokuskalibrering og prøv å finjustere fokusposisjonen opp og ned. Generelt bidrar det til å forbedre kvaliteten på bunnsnittet å senke fokuset litt (dypt inne i materialet).

3. Juster effekt og hastighet

• For høy hastighet eller for lav effekt vil føre til gjennomskjæring og dannelse av mykt hengende slagg; for lav hastighet eller for høy effekt vil føre til oversmelting og dannelse av hardt og sprøtt hengende slagg. Det er nødvendig å finne den beste kombinasjonen av effekt og hastighet som passer til tykkelsen på platen.

4. Kontroller og skift ut dysen:

• Bruk av skadede, deformerte eller feiltilpassede dyser kan forstyrre luftstrømmen. Sjekk om dysens midthull er avrundet, og velg en dyse med passende diameter i henhold til platetykkelsen (vanligvis stor diameter for tykk plate og liten diameter for tynn plate).

Problem 2: Klipp av nedre folder (striper/overburn)

Årsaksanalyse: Dette er et typisk overbrenningsfenomen. På grunn av for høy varmetilførsel smelter eller fordamper materialet for mye, og danner grove, rynkelignende striper i den nedre halvdelen av skjæreseksjonen.

Løsning:

• Primær justering: Øk skjærehastigheten. For lav hastighet er hovedårsaken. Økt hastighet kan redusere laserens tidsbruk i enhetsarealet for å unngå varmeakkumulering.
• Reduser lasereffekten. Hvis hastigheten ikke lenger kan økes, eller løftingen fører til et gjennomskjær, bør effekten reduseres på passende måte for å redusere den totale varmetilførselen.
• Juster fokusposisjonen. Prøv å senke fokusposisjonen litt for å konsentrere energien mer og redusere den varmepåvirkede sonen.
• Kontroller og reduser hjelpegasstrykket. Spesielt ved bruk av oksygen til skjæring av karbonstål, vil for høyt oksygentrykk forverre oksidasjonsreaksjonen som et "forbrenningsforbedrer" og generere overdreven varme. Riktig senking av lufttrykket kan ha uventede effekter.

Problem 3: Rettvinklet/skarp brenning

Årsaksanalyse: Laserskjærehodets hastighet er stabil når man går i en rett linje, men når man skjærer i en rett vinkel eller skarp vinkel, må det bremse, snu og akselerere igjen. Hastighetsfallet i hjørnet fører til at laserens oppholdstid blir lengre, og varmen akkumuleres kraftig, og dermed fjernes det skarpe hjørnet.

Løsning:

1. Bruk avrundede hjørneoverganger (den mest effektive metoden):

• I tegningsfasen endres det skarpe hjørnet til et lite avrundet hjørne (R-hjørne). Selv en liten avrunding med en radius på 0,5 mm kan gjøre overgangen til skjærehodet jevn, unngå drastiske hastighetsendringer og effektivt forhindre overbrenning.

2. Bruk hjørneprosessfunksjonen (lys hjørnefunksjon):

• Moderne laserskjæresystemer leveres med en «hjørnekraftkontroll»- eller «lyst hjørne»-funksjon. Denne funksjonen kan:
• Når et hjørne oppdages, reduseres lasereffekten automatisk.
• Eller bruk segmentert skjæring, slå av laseren kort i hjørnet og skjær i to segmenter.
• Se i brukerhåndboken for enhetens operativsystem for å aktivere og feilsøke denne funksjonen.

3. Reduser skjærehastigheten i hjørnet:

• I prosessparametertabellen er hjørnets skjærehastighet satt separat for å gjøre den lavere enn den lineære hastigheten, men dette må brukes i forbindelse med effektreduksjon.

Problem 4: ru skjæreflate (vertikal fiberretning)

Årsaksanalyse: Skjæreflaten er tydelig, det er ikke glatte vertikale striper, vanligvis på grunn av energistabilitet eller parameteravvik, noe som resulterer i ujevn smeltetilstand i materialet.

Løsning:

• Sørg for at fokusposisjonen er nøyaktig og stabil: Dette er den viktigste faktoren for å oppnå en jevn skjæreflate. En liten endring i fokus vil føre til en stor forskjell i tverrsnittslinjene. Rengjør og kalibrer fokuseringslinsen for å sikre at fokuset er stabilt.
• Bruk hjelpegass med høy renhet: Urenheter i gassen kan forstyrre flyten og kjøleprosessen til det smeltede metallet, noe som resulterer i ru snitt.
• Optimaliser skjærehastigheten: Ustabil hastighet eller feil innstilling vil føre til at det smeltede metallet danner ujevne striper under avkjølingsprosessen. Finn en stabil hastighet som produserer kontinuerlige, glatte spon.

Sjekk utstyrets stabilitet:

• Er føringsskinnen glatt? Vibrasjonene fra utstyret vil reflekteres direkte på skjæreflaten.
• Er dysen koaksial med strålen? Luftstrøm fra forskjellige akser kan forårsake asymmetri og ruhet i snittet.
• Er de optiske linsene rene eller skadede? Forurensede linser kan spre laserenergi, noe som resulterer i svake kutt og ru snitt.

Generell sjekkliste for fundamenter

Før du foretar noen finjusteringer av parametere, må du sørge for å utføre følgende grunnleggende kontroller:

1. Optisk linse:Sjekk om fokuseringslinsen og beskyttelseslinsen er rene, uten forurensning, vannflekker eller skader.

2. Dysejustering:Sørg for at laserstrålen passerer perfekt fra midten av dysen.

3. Gass og gasskrets:Bekreft at det ikke er noen lekkasje i gasskretsen, og at gasstypen og renheten er riktig.

4. materiale:for å sikre at overflaten på platen er ren, uten oksidlag, olje og ensartet materiale.

Sammendrag og anbefalinger

Laserskjæring er en presis prosess med synergi mellom flere parametere. Nøkkelen til å løse problemet er å «bare endre én variabel om gangen» og føre oversikt for å finne den underliggende årsaken til problemet.