Как добиться блестящей, отполированной кромки при лазерной резке стальных пластин?

Для получения чистой, высокоотражающей поверхности среза (так называемая «полированная поверхность») при лазерной резке стальных листов (обычно углеродистой стали) ключевым моментом является полное предотвращение окисления в процессе резки.а также использовать точно настроенные параметры резки, которые тщательно удаляют расплавленный материал. Обычная резка воздухом образует шероховатую серую поверхность со слоем оксида. Для получения блестящей поверхности после резки следуйте этим ключевым шагам и принципам:

Основной принцип

Суть обработки полированных поверхностей заключается в «плавлении при резке», а не в «оксидировании при резке».

Окислительная резка (на обычном воздухе): при использовании кислорода в качестве вспомогательного газа происходит интенсивная экзотермическая реакция (горение) между железом и кислородом, в результате которой образуется большое количество шлака оксида железа, поверхность резания шероховатая, серо-черная.

Резка расплавом (резка с зеркальной поверхностью): в качестве вспомогательного газа используется азот высокой чистоты (N2) или аргон (Ar). Инертный газ изолирован от кислорода, лазер только расплавляет металл, а газ под высоким давлением удаляет чистый металлический раствор, получая серебристую блестящую поверхность без окисления.

Ключевые элементы и этапы для достижения блестящей поверхности при резке

1. Вспомогательный газ: необходимо использовать азот высокой чистоты.

• Требования к чистоте: ≥ 99,99% (обычно 4 девятки или выше). Недостаточная чистота может вызвать следы окисления, влияющие на качество поверхности.
• Требования к давлению: очень высокие. В зависимости от толщины пластины обычно требуется стабильное давление 15-20 бар (около 1,5-2,0 МПа) или даже выше. Необходимо использовать резервуар с большим расходом жидкого азота или генератор азота, обычный воздушный компрессор не может обеспечить необходимое давление.
• Функция: удаление расплавленного металла, охлаждение режущего шва, изоляция кислорода.

2. Мощность и режим работы лазера: необходима высокая мощность и высокое качество лазерного луча.

• Требования к мощности: Для получения блестящей поверхности при резке обычно требуется более высокая мощность лазера. Например, резка блестящей поверхности углеродистой стали толщиной 6 мм лазером мощностью 4000 Вт будет проще и эффективнее, чем резка обычных листов той же толщины. Недостаточная мощность приведет к слишком низкой скорости резки и накоплению тепла, что повлияет на качество.
• Качество луча: одномодовый или квазиодномодовый лазер, благодаря более высокой концентрации энергии и меньшему размеру пятна, обладает существенными преимуществами при резке более светлых поверхностей по сравнению с многомодовым лазером, позволяя получить более тонкий и светлый участок.

3. Параметры резки: точная настройка

Следующие параметры необходимо точно оптимизировать в соответствии с оборудованием и условиями подачи газа:

• Скорость резки: По сравнению с кислородной резкой скорость значительно снижается. Если скорость слишком высока, расплав не будет чисто выдуваться, и на обратной стороне будет скапливаться шлак; если скорость слишком низка, тепловыделение будет слишком велико, и лист может перегреться и изменить цвет.

Выбор сопла и высоты:

• Диаметр сопла: обычно выбирают сопло большего диаметра (например, φ3 мм или φ4 мм), чтобы адаптироваться к высокому давлению и большому потоку азота, обеспечивая стабильный поток воздуха и покрытие всей щели.
• Высота сопла: её необходимо точно контролировать, как правило, она немного выше, чем при резке кислородом, для создания хорошей воздушной завесы.
• Положение фокуса: Фокус обычно устанавливается на поверхности пластины или немного ниже, а оптимальное положение необходимо определить экспериментально, чтобы получить самую узкую и яркую щель.
• Модуляция пиковой мощности/частоты: Для некоторых более толстых пластин использование соответствующего режима импульсной резки помогает контролировать подвод тепла для достижения лучшего эффекта блестящей поверхности.

4. Требования к совету директоров

• Очистка поверхности: масло, ржавчина и налет на поверхности плиты влияют на качество резки, поэтому их следует очищать заранее.
• Однородный материал: Неоднородный материал приводит к неравномерному блеску.

Краткое описание процесса выполнения операции

1. Подготовка:Обязательно используйте азот высокой чистоты и систему подачи газа под высоким давлением. Очистите поверхность листа.

2. Выберите сопло:Установите сопло большого диаметра, подходящее для резки под высоким давлением азота (например, φ3 мм).

3. Настройка параметров:В программном обеспечении для управления резкой выберите режим «Резка азотом» или «Резка с полированной поверхностью». Введите материал листа (углеродистая сталь) и толщину.

4. Ключевые точки корректировки:

• В качестве вспомогательного газа был установлен N2.
• Давление газа регулируется в диапазоне высоких давлений (например, для углеродистой стали толщиной 6 мм сначала попробуйте 18 бар).
• Значительно снизьте скорость резки (возможно, кислородная резка с толщиной резания со скоростью от 1/3 до 1/2).
• При необходимости отрегулируйте фокус и высоту сопла.

5. Пробная резка и оптимизация:Сначала используйте небольшие изображения или обрезки бумаги для пробной резки. Раздел наблюдения:

• Если верхняя часть светлая, то нижняя часть покрыта черным налетом или висящим шлаком: возможно, процесс протекает слишком быстро или давление воздуха недостаточное.
• Если весь участок желтый или окисленный: значит, чистота азота недостаточна или давление слишком низкое, и в него попал кислород.
• Если резка непрозрачна или шлак сильно прилип: недостаточная мощность, слишком высокая скорость или неправильное положение фокуса.

6. Формальный крой:После завершения оптимизации параметров производится формальная резка.

Соображения и ограничения

• Более высокая стоимость:При этом расходуется большое количество высокочистого азота, скорость резки низкая, а себестоимость единицы продукции значительно выше, чем при кислородной резке.
• Предельная толщина:Эффект блестящей поверхности ухудшается с увеличением толщины. Наилучшие результаты обычно достигаются на средних и тонких листах углеродистой стали (1-12 мм). Когда толщина листа превышает возможности оборудования, получить идеально блестящую поверхность становится сложно.
• Требования к оборудованию:К мощности лазера, качеству луча, стабильности работы аппарата и системе подачи газа предъявляются более высокие требования.
• Основное приложение:Используется для обеспечения соответствия требованиям к внешнему виду, сварке и качеству напыления обрабатываемых деталей, таких как панели лифтов, прецизионные механические детали, элементы внешнего вида и т. д., чтобы избежать последующей шлифовки.

Проще говоря, чтобы устранить блестящую поверхность, нужно помнить о трех элементах: азоте высокого давления и высокой чистоты, высокой мощности и хорошем пучке, а также параметрах точной настройки на низкой скорости.Рекомендуется получить у производителя оборудования базовую таблицу параметров для конкретной модели и толщины и использовать ее в качестве основы для точной настройки на месте.