Årsaker til oppvarming av skjærehodedysen under laserskjæring

Alvorlig feber i laserskjærehodedysen, til og med rødlig brenning, vanligvis ikke en enkelt årsak, men et resultat av en rekke faktorer. Følgende vil forklare i detalj hovedårsakene, sekundære årsaker og løsninger.

Hovedårsak

Dette er de mest direkte og vanlige problemene som forårsaker overoppheting av dysen.

1. Plasma/reflektert varme

• Genereringsmekanisme:Når laserstrålen fokuseres på overflaten av metallmaterialet, vil den umiddelbart smelte eller til og med fordampe metallet. En hjelpegass, som oksygen eller nitrogen, blåses mot dette høytemperaturområdet. Hvis energitettheten er for høy eller gassparametrene er upassende, vil det fordampede metallet og selve gassen bli ionisert og danne en høytemperaturplasmasky (en elektrisk nøytral gassgruppe med ekstremt høy temperatur).
• Varmeoverføringsprosess:Dette plasmaet vil ikke bare absorbere og spre laserenergi, redusere skjæreeffektiviteten, men også returnere oppover til innsiden av dysen. Den enorme mengden varme som plasmaet bærer, vil bli direkte overført til kobberets indre vegg i dysen, noe som fører til at temperaturen stiger kraftig, til og med blir rød og smeltet.

2. Feil i kjølesystemet

Moderne høyytelses laserskjærehoder er designet med vannkjølte kanaler inni, som er spesielt brukt til å fjerne varmen som absorberes av dysene, beskyttende speilseter og andre komponenter.

Ofte stilte spørsmål:

• Utilstrekkelig kjølevannstrøm:svikt i kjølevannspumpe, bøying av vannrør, tilstopping av filter osv.
• Kjølevannstemperaturen er for høy:Kjøleeffekten til kjøleren er ikke god, eller utvalget er for lite.
• Blokkering eller lekkasje i kjølevannskretsen:indre belegg eller urenheter blokkerer strømningspassasjen.
• Kjølesystemet er ikke slått på:Glem å slå på kjøleren før du starter laseren.

Sekundære og andre årsaker

Disse årsakene, selv om de er mindre direkte enn de to ovennevnte, kan forverre feberen eller forårsake problemer individuelt.

3. Forurensningskadet eller skadet lenses

• Hvis fokusspeilet eller beskyttelsesspeilet er forurenset (olje, støv) eller skadet, vil lysgjennomgangen og fokuseringsevnen reduseres.
• En del av laserenergien absorberes av selve linsen og omdannes til varme. Denne varmen overføres til speilbasen, som igjen varmer opp den omkringliggende luften og dysebasen.
• I alvorlige tilfeller kan for høy linsetemperatur føre til at den sprekker.

4. Feil innstilling av prosessparametere

• Gasstype og trykk:
• Når man bruker oksygen til å skjære karbonstål, er det en eksoterm reaksjon som i seg selv genererer mye varme. Hvis gasstrykket ikke er passende, er det lettere å danne et sterkt plasma.
• Når man bruker nitrogen til å skjære rustfritt stål, og lufttrykket er for lavt til å blåse bort smelten i tide, vil slaggen sprute oppover, feste seg til dysens indre vegg og fortsette å varme den opp. Hvis lufttrykket er for høyt, kan det forårsake luftstrømforstyrrelser, noe som bidrar til plasmadannelse.
• Skjærehastighet:Hastigheten er for lav, laseren holder seg i samme posisjon for lenge, og det samler seg for mye varme, noe som lett kan føre til plasmadannelse og brenning av dysen. Hvis hastigheten er for høy, kan det hende at den ikke skjærer gjennom, noe som resulterer i forsterket reflektert lys.
• Laserkraft:Når effekten er for høy og andre parametere (som hastighet og lufttrykk) ikke stemmer overens, er energien for stor, og det genereres lett plasma.
• Fokusposisjon:Feil fokusposisjon vil påvirke energitettheten og snittformen, og dermed påvirke utladningen av smelte og dannelsen av plasma.

5. Problemet med selve dysen

• Modellavvik:Dyseåpningen samsvarer ikke med tykkelsen på skjæreplaten og gasstrykket. For eksempel kan finskjæring med en dyse med stor åpning føre til at luftstrømmen divergerer og beskyttelseseffekten blir dårlig.
• Dårlig kvalitet/skade:Midthullet i dysen er ikke rundt, det er grater, og innerveggen er ikke glatt, noe som vil forårsake ustabil luftstrøm og lett danne virvelstrømmer, noe som ikke bidrar til varmespredning og slaggblåsing. Lett deformasjon av dysen etter kollisjon med arket kan også forårsake dette problemet.
• Feil installasjon:Dysen er ikke strammet, eller tetningsringen er skadet, noe som forårsaker gasslekkasje og ødelegger den stabile gassgardinbeskyttelsen.

6. Eksternt miljø og kollisjon

• Platens overflatereflektivitet er for høy:Når man skjærer i svært reflekterende materialer som aluminium og kobber, reflekteres en stor mengde laserenergi tilbake til innsiden av skjærehodet og absorberes av dysen og speilsetet.
• Kollisjon:Skjærehodet kolliderer med platen eller armaturen, noe som fører til at dysen deformeres og de indre delene forskyves, noe som ødelegger den opprinnelige koaksialiteten og forseglingen av lys, gass og vannvei.

Sammendrag og løsningssjekkliste

Når det oppstår et problem med overoppheting av dysen, anbefales det å kontrollere i følgende rekkefølge:

1. Stopp maskinen umiddelbart for inspeksjon:for å forhindre ytterligere skade på utstyret.

2. Sjekk kjølesystemet (toppprioritet):

• Bekreft at kjøleren er på og fungerer normalt.
• Kontroller om kjølevannsstrømmen og -trykket oppfyller utstyrets krav.
• Berør innløps- og utløpsrørene og kjenn på temperaturforskjellen. Hvis temperaturforskjellen er liten, betyr det at varmevekslingseffektiviteten er lav eller at strømningen er utilstrekkelig.
• Sjekk vannkvaliteten for å sikre at det ikke er noen urenheter.

3. Kontroller og skift ut optiske komponenter:

• Fjern beskyttelseslinsen og kontroller den for forurensning, brannskader eller sprekker. Hold alltid linsene rene.
• Sjekk om fokusspeilet er i god stand.

4. Kontroller og skift ut dysen:

• Kontroller om dyseåpningen som er i bruk for øyeblikket er egnet for skjæreoppgaven som pågår.
• Sjekk om det indre hullet i dysen er glatt og rundt, og om det er noen smelteskader eller blokkeringer. Bytt ut med en helt ny dyse av høy kvalitet.

5. Optimalisering av skjæreprosessparametere:

• Rådfør deg med utstyrsleverandøren eller en erfaren prosessingeniør for å kalibrere lasereffekt, skjærehastighet, gasstype og -trykk, fokusposisjon osv. i henhold til materialtype og tykkelse. Dette er kjernen i å løse problemet med plasmaoveroppheting.

6. Kontroller koaksialitet og installasjon:

• Bruk justeringstesteren til å sjekke om koaksialiteten til laser, dyse og gass er nøyaktig.
• Sørg for at dysen er riktig installert og strammet til, og at tetningsringen er intakt.

7. Observer skjæreprosessen:

• Av sikkerhetshensyn, vær oppmerksom på gnistene under skjæring. En normal gnist skal være nedover og bakover. Hvis gnisten spruter oppover, divergerer eller er for grov og lys, betyr det vanligvis at parametrene ikke er passende og at det genereres en stor mengde plasma.

Gjennom systematisk undersøkelse kan de aller fleste problemer med dyseoppvarming løses effektivt. Hvis trinnene ovenfor ikke kan løses, kan det være et mer alvorlig mekanisk eller optisk problem inne i skjærehodet, og det er nødvendig å kontakte utstyrsprodusenten for profesjonelt vedlikehold.