Как давление воздуха влияет на режущую часть

Давление воздуха является одним из ключевых параметров, влияющих на качество резки (особенно на качество обрабатываемых участков). Его влияние не сводится к одному «высокому качеству» или «низкому качеству», а к «оптимальному диапазону», который необходимо точно согласовать с такими параметрами, как скорость резки, мощность/ток и т. д. В целом,Влияние давления воздуха на зону резания проявляется главным образом в образовании висячего шлака, шероховатости сечения, ширине щели и нижней кромке.Далее приведем два примера для подробного объяснения:

1. Лазерная резка (например, резка металла с использованием кислорода)

В лазерной резке основная роль газа (например, кислорода, азота) заключается в следующем:

• Вспомогательное сгорание (кислород):Экзотермическая реакция с металлом, приводящая к увеличению энергии.
• Сдувание шлака:Сдувание расплавленного материала из щели для получения чистого разреза.
• Защитите объектив и корпус пистолета:предотвратить повреждение оптических компонентов брызгами.

Последствия низкого атмосферного давления:

• Шероховатый участок, серьезное образование шлака: это наиболее прямой способ удаления расплавленного металла. Недостаточное давление воздуха не позволяет эффективно и своевременно сдуть расплавленный металл со дна разреза. Этот расплавленный металл прилипает к нижней части пластины, образуя шлак (заусенец), который трудно удалить. В то же время расплавленный металл, который не удается сдуть, снова затвердевает, делая режущий участок шероховатым, а не гладким, и образуя полосы.
• Снижение скорости резания: Для удаления шлака может потребоваться снижение скорости резания, иначе резка будет неэффективной, что повлияет на производительность.
• Прорезка может не получиться: в крайних случаях давление воздуха слишком низкое, чтобы продуть расплавленный слой, что приводит к прерыванию процесса резки.

Последствия высокого атмосферного давления:

• В поперечном сечении возникает вихревое движение, и шероховатость увеличивается: слишком высокое давление газа приведет к образованию турбулентного потока в щели вместо стабильного ламинарного потока. Эта турбулентность будет препятствовать нормальному течению расплавленного металла и образованию регулярного бокового вихревого движения на стороне разреза, так что сечение будет выглядеть «очень цветочным», но при этом уменьшится его гладкость.
• Ширина пропила увеличивается: газ под высоким давлением эквивалентен «взрыву» лазерного фокуса, в результате чего верхняя и нижняя части пропила становятся шире, чем обычно, и точность снижается.
• Дно среза перегорело или имеет клиновидную форму: газ под высоким давлением перегреет нижнюю часть пластины, что приведет к чрезмерному прогоранию нижнего материала, образованию более широкой нижней кромки (даже с закругленными углами), и срез будет иметь клиновидную форму с широкой верхней и узкой нижней частью, вместо вертикального сечения.
• Отходы газа увеличивают стоимость: излишне высокое давление напрямую увеличивает стоимость потребления газа.

Оптимальное давление воздуха:

• Необходимо комплексно настроить параметры в соответствии с материалом, толщиной, скоростью резки и эффективностью лазера при обработке пластины.
• Для толстых листов обычно требуется более высокое давление воздуха, чтобы обеспечить достаточное количество энергии для удаления шлака с нижней стороны.
• При подаче кислорода при настройке давления воздуха также необходимо учитывать соответствие реакции горения.

2. Плазменная резка

• При плазменной резке газ (и вода) является средой, генерирующей плазменную дугу, а также источником энергии, которая сдувает расплавленный материал и сдерживает дугу.

Последствия низкого атмосферного давления:

• Дуга нестабильна и легко разрушается: давления недостаточно для образования стабильной и концентрированной плазменной дуги.
• Энергия резки снижается, и режущий инструмент не может быть прорезан насквозь: энергии и скорости плазменной дуги недостаточно для эффективного расплавления и удаления материала, особенно при резке толстых пластин.
• Сильное скопление шлака: подобно лазерной резке, шлак не может быть эффективно удален, что приводит к увеличению его количества в нижней части изделия.
• Разрез будет «дугообразным»: он приобретет V-образную форму с широкой верхней частью и узким нижним краем, поскольку дуга обладает недостаточной энергией в нижней части для вертикального разреза.

Последствия высокого атмосферного давления:

• Дуга «раздувается», и энергия не концентрируется: слишком высокое давление газа приведет к слишком расходящейся плазменной дуге, что вызовет снижение плотности энергии. Несмотря на очень высокую скорость воздушного потока, энергия резки может уменьшиться, особенно при работе с толстыми пластинами.
• Повышенный износ электродов и форсунок: Высокое давление означает более высокую интенсивность работы, что значительно сокращает срок службы изнашиваемых деталей (электродов, форсунок).
• Верхняя часть разреза плавится, образуя «колоколообразный» выступ: расходящаяся дуга чрезмерно расплавляет верхнюю часть разреза, образуя перевернутую V-образную форму с широкой вершиной и узким основанием, что является типичной особенностью плазменной резки с избыточным давлением воздуха.
• Шероховатый участок: неустойчивая дуга приведет к образованию более глубоких борозд и гофр в срезе.

Оптимальное давление воздуха:

• Параметры, рекомендованные производителем источника плазменного питания для конкретного источника питания, диаметра сопла и типа/толщины листа, должны строго соблюдаться. К требованиям к согласованию давления при плазменной резке предъявляются более жесткие требования.

Сводная сравнительная таблица

Выводы и рекомендации

1. Универсальной ценности не существует:Оптимальное значение давления зависит от конкретного процесса резки (лазерная/плазменная), типа материала, толщины, скорости резки и других параметров процесса.

2. Определить путем пробной обрезки:Наиболее надежный метод — это пробная резка. При фиксированной мощности и скорости точно отрегулируйте давление воздуха, понаблюдайте за изменением сечения резки и найдите значение давления воздуха, при котором образуется наименьшее количество свисающего шлака, наиболее гладкое сечение и оптимальная вертикальность режущего шва.

3. Обратите внимание на общее соответствие:Давление воздуха должно точно соответствовать скорости резания. Увеличение скорости обычно требует соответствующего увеличения давления воздуха, чтобы обеспечить своевременное удаление шлака.

4. Обеспечьте качество источника газа:Помимо давления, очень важны также чистота и сухость газа, особенно при лазерной и плазменной резке материалов с высокой отражательной способностью.

Поэтому, если качество вырезанного участка окажется низким, одним из ключевых параметров, который необходимо проверить и отрегулировать в первую очередь, является давление воздуха.