Przyczyny nagrzewania się dyszy głowicy tnącej podczas cięcia laserowego

Gorączka dyszy głowicy laserowej, a nawet jej zaczerwienienie, zazwyczaj nie jest pojedynczą przyczyną, ale skutkiem wielu czynników. Poniżej szczegółowo wyjaśnimy główne przyczyny, przyczyny drugorzędne i rozwiązania.

Główny powód

Oto najczęstsze i najbardziej bezpośrednie problemy powodujące przegrzewanie się dyszy.

1. Plazma/odbite ciepło

• Mechanizm generowania:Po skupieniu wiązki laserowej na powierzchni materiału metalowego, następuje jego natychmiastowe stopienie, a nawet odparowanie. W kierunku tego obszaru o wysokiej temperaturze wdmuchiwany jest gaz pomocniczy, taki jak tlen lub azot. Jeśli gęstość energii jest zbyt wysoka lub parametry gazu są nieodpowiednie, odparowany metal i sam gaz ulegną jonizacji, tworząc chmurę plazmy wysokotemperaturowej (elektrycznie obojętną grupę gazów o ekstremalnie wysokiej temperaturze).
• Proces wymiany ciepła:Plazma ta nie tylko pochłania i rozprasza energię lasera, zmniejszając wydajność cięcia, ale także powraca do wnętrza dyszy. Ogromna ilość ciepła przenoszona przez plazmę będzie bezpośrednio przenoszona na miedzianą ściankę wewnętrzną dyszy, powodując gwałtowny wzrost jej temperatury. Nawet do czerwoności i stopienia.

2. Awaria układu chłodzenia

Nowoczesne, wysokowydajne głowice do cięcia laserowego zostały zaprojektowane z wewnętrznymi kanałami chłodzonymi wodą, których zadaniem jest odprowadzanie ciepła pochłanianego przez dysze, ochronne gniazda luster i inne komponenty.

Często zadawane pytania:

• Niewystarczający przepływ wody chłodzącej:awaria pompy wody chłodzącej, wygięcie rury wodnej, zatkanie filtra, itp.
• Temperatura wody chłodzącej jest zbyt wysoka:efekt chłodzenia agregatu nie jest dobry lub wybór jest za mały.
• Zablokowanie lub wyciek w obwodzie wody chłodzącej:wewnętrzny kamień lub zanieczyszczenia blokują przepływ.
• Układ chłodzenia nie jest włączony:zapomnij włączyć chłodziarki przed uruchomieniem lasera.

Przyczyny wtórne i inne

Przyczyny te, choć mniej bezpośrednie niż dwie powyższe, mogą zaostrzyć gorączkę lub powodować indywidualne problemy.

3. Zanieczyszczenieuszkodzony lub uszkodzonynses

• Jeśli lustro ogniskujące lub lustro ochronne jest zanieczyszczone (olejem, kurzem) lub uszkodzone, jego przepuszczalność światła i zdolność ogniskowania ulegną zmniejszeniu.
• Część energii lasera jest absorbowana przez samą soczewkę i zamieniana w ciepło. Ciepło to jest przekazywane do podstawy lustra, która z kolei ogrzewa otaczające powietrze i podstawę dyszy.
• W ciężkich przypadkach nadmierna temperatura soczewki może spowodować jej pęknięcie.

4. Nieprawidłowe ustawienie parametrów procesu

• Rodzaj i ciśnienie gazu:
• Cięcie stali węglowej tlenem jest reakcją egzotermiczną, która sama w sobie generuje dużo ciepła. Jeśli ciśnienie gazu nie jest odpowiednie, łatwiej jest utworzyć silną plazmę.
• Podczas cięcia stali nierdzewnej azotem, jeśli ciśnienie powietrza jest zbyt niskie, aby na czas usunąć stopiony materiał, żużel będzie się rozpryskiwał w górę, przywierał do wewnętrznej ścianki dyszy i nadal ją podgrzewał; jeśli ciśnienie powietrza jest zbyt wysokie, może to spowodować zaburzenia przepływu powietrza, co sprzyja powstawaniu plazmy.
• Prędkość cięcia:Prędkość jest zbyt niska, laser pozostaje w tej samej pozycji przez zbyt długi czas, a ciepło kumuluje się zbyt mocno, co łatwo może doprowadzić do wytworzenia plazmy i przepalenia dyszy. Zbyt duża prędkość może uniemożliwić przecięcie, co skutkuje wzmocnieniem światła odbitego.
• Moc lasera:Gdy moc jest zbyt wysoka, a inne parametry (takie jak prędkość i ciśnienie powietrza) nie są zgodne, energia jest nadmierna i łatwo powstaje plazma.
• Pozycja ostrości:Nieprawidłowe położenie ogniska może mieć wpływ na gęstość energii i kształt cięcia, co z kolei ma wpływ na rozładowanie stopionego materiału i tworzenie się plazmy.

5. Problem samej dyszy

• Niedopasowanie modelu:Otwór dyszy nie jest dopasowany do grubości ciętej blachy i ciśnienia gazu. Na przykład, precyzyjne cięcie dyszą o dużym otworze może powodować rozbieżność strumienia powietrza, a efekt ochrony będzie słaby.
• Niska jakość/uszkodzenia:Centralny otwór dyszy nie jest okrągły, występują zadziory, a wewnętrzna ścianka nie jest gładka, co powoduje niestabilny przepływ powietrza i łatwe powstawanie prądów wirowych, co nie sprzyja odprowadzaniu ciepła i wydmuchiwaniu żużla. Niewielkie odkształcenie dyszy po zderzeniu z blachą również może powodować ten problem.
• Nieprawidłowa instalacja:Dysza nie jest dobrze dokręcona lub pierścień uszczelniający jest uszkodzony, co powoduje wyciek gazu i niszczy stabilną osłonę gazową.

6. Środowisko zewnętrzne i kolizje

• Współczynnik odbicia powierzchni płyty jest zbyt wysoki:Podczas cięcia materiałów silnie odblaskowych, takich jak aluminium i miedź, duża ilość energii laserowej jest odbijana z powrotem do wnętrza głowicy tnącej i pochłaniana przez dyszę i gniazdo lustra.
• Kolizja:Głowica tnąca zderza się z płytą lub osprzętem, powodując odkształcenie dyszy i przesunięcie części wewnętrznych, co niszczy pierwotną współosiowość i uszczelnienie kanału świetlnego, gazowego i wodnego.

Podsumowanie i lista kontrolna rozwiązań

W przypadku wystąpienia problemu z nagrzewaniem się dyszy zaleca się sprawdzenie jej w następującej kolejności:

1. Natychmiast zatrzymaj maszynę w celu przeprowadzenia kontroli:aby zapobiec dalszym uszkodzeniom sprzętu.

2. Sprawdź układ chłodzenia (najwyższy priorytet):

• Sprawdź, czy agregat chłodniczy jest włączony i działa prawidłowo.
• Sprawdź, czy przepływ i ciśnienie wody chłodzącej spełniają wymagania urządzenia.
• Dotknij rur wlotowych i wylotowych i sprawdź różnicę temperatur. Jeśli różnica temperatur jest niewielka, oznacza to, że wydajność wymiany ciepła jest niska lub przepływ jest niewystarczający.
• Sprawdź jakość wody, aby mieć pewność, że nie zawiera ona żadnych zanieczyszczeń.

3. Sprawdź i wymień elementy optyczne:

• Zdejmij soczewkę ochronną i sprawdź ją pod kątem zanieczyszczeń, oparzeń lub pęknięć. Zawsze utrzymuj soczewki w czystości.
• Sprawdź, czy lustro ustawiające ostrość jest w dobrym stanie.

4. Sprawdź i wymień dyszę:

• Sprawdź, czy otwór dyszy, którego aktualnie używasz, jest odpowiedni do wykonywanego zadania cięcia.
• Sprawdź, czy wewnętrzny otwór dyszy jest gładki i okrągły oraz czy nie ma uszkodzeń spowodowanych stopieniem lub zatkaniem. Wymień dyszę na nową, wysokiej jakości.

5. Optymalizacja parametrów procesu cięcia:

• Skonsultuj się z dostawcą sprzętu lub doświadczonym inżynierem procesu, aby skalibrować moc lasera, prędkość cięcia, rodzaj i ciśnienie gazu, położenie ogniska itp. odpowiednio do rodzaju i grubości materiału. To klucz do rozwiązania problemu przegrzewania się plazmy.

6. Sprawdź współosiowość i montaż:

• Za pomocą testera wyrównania sprawdź, czy współosiowość lasera, dyszy i gazu jest prawidłowa.
• Sprawdź, czy dysza jest prawidłowo zamontowana i dokręcona, a pierścień uszczelniający jest nienaruszony.

7. Obserwuj proces cięcia:

• Ze względów bezpieczeństwa należy obserwować iskry podczas cięcia. Normalna iskra powinna być skierowana w dół i do tyłu. Jeśli iskra rozpryskuje się w górę, rozchodzi się lub jest zbyt gruba i jasna, zazwyczaj oznacza to, że parametry są nieodpowiednie i powstaje duża ilość plazmy.

Dzięki systematycznym badaniom, zdecydowaną większość problemów z nagrzewaniem się dyszy można skutecznie rozwiązać. Jeśli powyższe kroki nie przynoszą rezultatu, może to oznaczać, że wewnątrz głowicy tnącej występuje poważniejszy problem mechaniczny lub optyczny i konieczne jest skontaktowanie się z producentem sprzętu w celu przeprowadzenia profesjonalnej konserwacji.