Umiejętności cięcia laserowego jasnych powierzchni

Cięcie materiałów o jasnej powierzchni za pomocą lasera światłowodowego (takich jak stal nierdzewna lustrzana, aluminium o wysokim połysku, miedź, mosiądz itp.) ma zasadnicze różnice i duże zalety w porównaniu z wykorzystaniem tradycyjnego lasera CO₂, ale wymaga również specjalnych umiejętności, aby uzyskać najlepsze rezultaty i zagwarantować bezpieczeństwo.

Zasada działania: długość fali lasera światłowodowego wynosi 1,06 mikrometra, a współczynnik absorpcji materiałów metalowych jest znacznie wyższy niż w przypadku lasera CO₂, który ma długość 10,6 mikrometra.Oznacza to, że laser światłowodowy jest mniej podatny na odbicia, efektywność wykorzystania energii jest wyższa, a ryzyko uszkodzenia sprzętu w wyniku odbicia jest znacznie zmniejszone. Nie oznacza to jednak, że nie ma żadnych wyzwań.

Poniżej przedstawiono techniki jasnego cięcia powierzchni, opracowane specjalnie dla maszyn do cięcia laserem światłowodowym:

Główne zalety i założenia

Przede wszystkim oczywiste jest, że w przypadku najpowszechniejszej jasnej powierzchni stali nierdzewnej 304, nowoczesne lasery światłowodowe zazwyczaj umożliwiają cięcie bezpośrednio, bez skomplikowanej obróbki wstępnej, takiej jak laser CO₂, a ryzyko odbicia jest wyjątkowo niskie. Problem polega głównie na tym, jak uzyskać „nieskazitelną” powierzchnię cięcia, zapobiegając zarysowaniom i utlenianiu.

Kluczowe umiejętności i optymalizacja parametrów

1. Wybór gazu i kontrola ciśnienia (najważniejsze)

• Cięcie azotem/wysokiej czystości azotem
• Zastosowanie: Uzyskanie jasnej powierzchni ostrza bez utleniania, w kolorze srebrzystobiałym lub naturalnym.
• Wymagania dotyczące ciśnienia: Wymagane jest bardzo wysokie ciśnienie powietrza (zwykle > 1,2 MPa lub nawet wyższe). Azot pod wysokim ciśnieniem może szybko zdmuchnąć stopiony metal, zapobiegając jego utlenianiu na powierzchni cięcia i przebarwieniom, jednocześnie chłodząc spoinę.
• Wymagania dotyczące czystości: należy używać azotu o czystości 99,99% lub wyższej, aby uniknąć zanieczyszczenia tlenem, które mogłoby spowodować utlenianie się powierzchni cięcia oraz jej żółknięcie i czernienie.
• Cięcie tlenowe:
• Stosowane wyłącznie w celu uzyskania wysokiej prędkości cięcia, bez wpływu na powierzchnię cięcia z czarną warstwą tlenku. W przypadku elementów obrabianych, które muszą zachować „jasny” wygląd powierzchni, zazwyczaj nie są stosowane.

2. Wybór dyszy i kontrola wysokości

• Użyj dyszy dwuwarstwowej/złożonej: dysza dwuwarstwowa (np. dysza HighSpeed, dysza LowSpeed) może tworzyć bardziej stabilny, zagregowany przepływ powietrza, zdolność usuwania żużla jest lepsza, szczególnie nadaje się do cięcia jasnych powierzchni azotem pod wysokim ciśnieniem.
• Otwór dyszy: w zależności od wyboru grubej płyty, zwykle należy używać nieco większego otworu (takiego jak φ2,0, φ3,0), aby zapewnić odpowiedni przepływ powietrza.
• Pozycja ostrości: Spróbuj ustawić ostrość nieco niżej (głębiej w arkuszu), aby uzyskać bardziej pionowe, płynne cięcie.
• Wysokość koszenia: utrzymuj stałą i precyzyjną wysokość cięcia, aby zapewnić stabilny przepływ powietrza.

3. Optymalizacja parametrów lasera

• Moc: Zastosowanie większej mocy przy dużej prędkości może zmniejszyć strefę wpływu ciepła i zapobiec nadmiernemu topnieniu lub żółknięciu krawędzi tnącej.
• Częstotliwość: Zwiększenie częstotliwości pulsowania (np. 500-1000 Hz lub więcej) może sprawić, że linia cięcia będzie delikatniejsza i gładsza.
• Cykl pracy: dostosuj odpowiedni cykl pracy, mając na celu zapewnienie stabilności cięcia i znalezienie najlepszych parametrów wykończenia.
• Prędkość cięcia: w celu zapewnienia dokładnego przecięcia należy zastosować szybszą prędkość cięcia, aby ograniczyć gromadzenie się ciepła.

4. Zarządzanie fokusem

• Przeprowadzono test ogniskowania, aby znaleźć najlepszą pozycję ogniskowania dla jasnego materiału powierzchni i jego grubości. Zazwyczaj lekko ujemne ogniskowanie (ognisko lasera znajduje się wewnątrz płytki) pomaga uzyskać lepszy przekrój pionowy.

Specjalne uwagi dotyczące różnych materiałów błyszczących

lustro ze stali nierdzewnej:

• Pierwsza warstwa ochronna: zastosowanie wysokiej jakości specjalnej folii ochronnej do cięcia laserowego! To najskuteczniejszy sposób zapobiegania powstawaniu odprysków podczas cięcia i zarysowaniu powierzchni stołu maszyny.
• Po przecięciu folię ochronną można łatwo oderwać, aby uzyskać gładką powierzchnię.

Aluminium i stopy aluminium (szczególnie o wysokim połysku):

• Ryzyko odbicia: Współczynnik odbicia czystego aluminium i aluminium o wysokiej zawartości krzemu jest nadal wysoki. Chociaż ryzyko jest niższe niż w przypadku CO₂, lasery światłowodowe o ultrawysokiej mocy (np. 10 000 watów lub więcej) nadal muszą być wyczulone na możliwy wpływ odbić wstecznych na wewnętrzne elementy głowicy światłowodowej podczas cięcia.
• Parametry: Aluminium szybko przewodzi ciepło, wymaga wyższej mocy szczytowej i większej prędkości. Należy użyć azotu o wysokiej czystości i może być konieczne dodanie niewielkiej ilości argonu, aby uzyskać jaśniejszy przekrój.
• Zalegający żużel: Podczas cięcia aluminium łatwo powstaje zalegający żużel denny, z którym należy sobie poradzić, optymalizując ciśnienie powietrza i skupiając jego uwagę.

miedź i mosiądz:

• Wysoka refleksyjność: Czysta miedź jest jednym z metali o największym współczynniku odbicia i stanowi zagrożenie dla laserów światłowodowych. Zawsze rozpoczynaj test od niskiej mocy.
• Problem z absorpcją: Można użyć zielonego lasera światłowodowego (długość fali 515 nm). Miedź charakteryzuje się bardzo wysokim współczynnikiem absorpcji zielonego światła. Jest to idealny wybór do cięcia miedzi, ale sprzęt jest drogi.
• Mosiądz: cynk. Podczas cięcia powstają opary cynku, a przekrój łatwo ulega zaczernieniu. Wymagany jest azot pod wysokim ciśnieniem, a parametry są zoptymalizowane.

Zalecenia dotyczące bezpieczeństwa i eksploatacji

1. Pierwszy test:W przypadku materiałów o wysokim współczynniku odbicia (czysta miedź, czyste aluminium) podczas pierwszego cięcia można najpierw użyć złomu i wykonać test przy mniejszej mocy, aby zaobserwować stan cięcia i reakcję maszyny.

2. Kontrola sprzętu:Upewnij się, że głowica laserowa Twojej maszyny do cięcia laserem światłowodowym jest wyposażona w zabezpieczenie antyrefleksyjne (np. izolator odbicia wstecznego). Większość nowoczesnych maszyn światłowodowych o średniej i dużej mocy jest standardowo wyposażona w takie zabezpieczenie.

3. Czyszczenie i konserwacja:

• Przed cięciem należy oczyścić powierzchnię materiału olejem.
• Regularnie sprawdzaj i czyść dyszę oraz chroń soczewkę. Gaz pod wysokim ciśnieniem podczas cięcia powierzchni błyszczących może łatwiej unosić kurz i osadzać się na soczewce.

4.Cięcie próbne i biblioteka parametrów:Utwórz „bibliotekę parametrów cięcia jasnych powierzchni” dla różnych materiałów, różnych grubości i różnych wymagań dotyczących powierzchni, a następnie przeprowadź weryfikację cięcia próbnego na małą skalę po każdej wymianie materiału.

Podsumowanie punktów

Wniosek:W przypadku laserów światłowodowych, istota cięcia materiałów o jasnej powierzchni zmieniła się z „jak zapobiegać uszkodzeniom odbiciowym” na „jak zoptymalizować proces, aby uzyskać idealną powierzchnię cięcia i chronić wygląd materiału”. Dzięki połączeniu „precyzyjnej regulacji parametrów powłoki ochronnej powierzchni cięcia azotem o wysokiej czystości pod wysokim ciśnieniem” możliwe jest stabilne i wydajne przetwarzanie wysokiej jakości elementów o jasnej powierzchni.