Как решить проблему заусенцев при лазерной резке тонких пластин?

Появление заусенцев при лазерной резке тонких пластин — очень распространенная проблема. Обычно это происходит не из-за одного фактора, а в результате совокупного воздействия множества факторов, таких как оборудование, параметры, материалы и газы. Для систематического решения этой проблемы можно следовать процессу поиска и устранения неисправностей, начиная с простых и заканчивая сложными, а также от программного обеспечения к аппаратному. Далее мы подробно рассмотрим конкретные действия и решения для каждого этапа:

Шаг 1: Проверка и корректировка основных параметров (наиболее распространенная проблемная область)

1. Положение фокуса

• Положение фокуса является одним из наиболее важных параметров, влияющих на качество резки. Неправильная фокусировка приведет к тому, что энергия не будет сконцентрирована, что сделает невозможным эффективное удаление шлака.
• Симптомы: как слишком высокая, так и слишком низкая концентрация приведут к прилипанию шлака ко дну (образование заусенцев).

Решение:

• Выполните калибровку фокусировки: Прежде всего, убедитесь в точности фокусировки вашего оборудования. Используйте индикатор фокусировки или функцию автоматической калибровки.
• Проведите проверку фокусировки: на обрезке материала сделайте прямой разрез или круг в разных положениях фокусировки (например, от -1 мм до +1 мм с интервалом 0,2 мм) и понаблюдайте, в каком положении образуется меньше заусенцев. Для тонких пластин обычно рекомендуется использовать отрицательную расфокусировку (т.е. фокус находится ниже поверхности пластины, на расстоянии примерно от 1/3 до 1/2 толщины пластины), что позволяет получить более широкий разрез и облегчает сдувание шлака потоком газа.

2. Вспомогательный газ

Тип и чистота газа:

• Резка углеродистой стали: необходимо использовать кислород. Кислород участвует в реакции горения, обеспечивая дополнительную энергию и образуя низкоплавкий оксид железа, который легко уносится потоком газа. При использовании воздуха или азота образуется большое количество черного шлака.
• Резка нержавеющей стали и алюминиевых сплавов: необходимо использовать азот высокой чистоты. Роль азота заключается в удалении расплавленного металла и предотвращении окисления. Если чистота азота недостаточна (рекомендуется выше 99,9%) или давление слишком низкое, из-за окисления и недостаточного охлаждения в нижней части обрабатываемого материала образуются заусенцы.

Давление газа:

• Слишком низкое давление: Невозможно эффективно сдуть шлак, в результате чего на дне скапливаются заусенцы.
• Слишком высокое давление: При работе с тонкими пластинами чрезмерное давление может создавать вихри в месте среза, ослабляя эффект продувки шлака и, возможно, приводя к образованию шероховатых поверхностей среза и даже трудноудаляемых расплавленных комков.

Решение:Обратитесь к рекомендованным производителем оборудования параметрам, исходя из типа и толщины материала, и внесите соответствующие корректировки. Например, при резке углеродистой стали толщиной 1 мм давление кислорода обычно составляет от 0,8 до 1,2 бар.

3. Скорость резки и мощность лазера.

• Эти два качества должны идеально сочетаться.
• Слишком высокая скорость: Недостаточное количество энергии, материал не полностью расплавляется и не разрезается, оставляя сплошные липкие заусенцы внизу.
• Слишком низкая скорость: чрезмерный ввод энергии, приводящий к переплавлению материала, в результате чего получается шероховатая поверхность среза и даже образуются трудноудаляемые расплавленные комки.
• Несоответствие мощности: слишком низкая мощность соответствует слишком высокой скорости, а слишком высокая мощность соответствует слишком низкой скорости.

Решение:

• Проведите тестирование параметров: зафиксируйте другие параметры и отрегулируйте скорость и мощность резки, чтобы найти оптимальное сочетание «скорость-мощность». Идеальное состояние резки — это узор в виде цветка, равномерно рассеивающийся вниз.

Шаг 2: Проверка состояния оборудования и аппаратуры.

Если регулировка параметров неэффективна, необходимо проверить само оборудование.

1. Насадка

• Выбор сопла: Использование сопла слишком большого диаметра (например, φ2,0 или больше) не способствует концентрации газового потока. Для тонких пластин рекомендуется использовать сопло малого диаметра (например, φ1,0 или φ1,5), которое может создавать более высокую скорость газового потока и обеспечивать лучший эффект продувки шлака.
• Состояние форсунки: проверьте наличие разбрызгивания шлака, износа или деформации в месте отверстия форсунки. Поврежденная форсунка нарушит концентричность и стабильность газового потока и должна быть своевременно заменена.
• Высота сопла: Расстояние между соплом и поверхностью плиты (обычно 0,5-1,5 мм) имеет очень важное значение. Слишком большое расстояние приведет к рассеиванию газового потока и ослаблению эффекта продувки шлака; слишком малое расстояние может привести к столкновению с плитой и повреждению сопла.

2.Оптические линзы

• Чистота: Если защитное и фокусирующее зеркала загрязнены, это снизит мощность лазера, что приведет к ухудшению качества резки и образованию заусенцев. Регулярно очищайте зеркала безводным этанолом и салфеткой для линз.
• Качество: Проверьте зеркала на наличие микроскопических повреждений или признаков старения покрытия, которые могут быть незаметны невооруженному глазу. При необходимости замените их.

3. Лазерный луч

• Концентричность луча: Центр отверстия сопла должен быть точно выровнен с центром лазерного луча. Если они не концентричны, это приведет к асимметричным разрезам, когда одна сторона будет гладкой, а другая — с заусенцами.
• Метод калибровки: наклейте слой малярной ленты на переднюю часть сопла, подайте импульс и проверьте, находится ли отверстие в центре сопла. Если оно смещено от центра, калибровку следует проводить в соответствии с инструкцией к оборудованию.
• Стабильность оборудования: проверьте оборудование на наличие механических вибраций или люфта, так как это может повлиять на стабильность резки.

Шаг 3: Материалы и другие факторы

Сам материал

• Качество поверхности: Масло, ржавчина и покрытия на поверхности листа могут затруднить резку и вызвать образование заусенцев. Перед резкой очистите лист.
• Тип материала: Разные марки и партии материалов имеют разный состав сплавов и обработку поверхности, что может влиять на качество резки. Если вам не удается добиться стабильно хорошего качества резки, попробуйте другую партию или марку материала.
• Толщина материала: Убедитесь, что мощности вашего лазера достаточно для резки необходимой толщины. Недостаточная мощность напрямую приведет к неполной резке и образованию заусенцев.

Краткое описание и краткий контрольный список для устранения неполадок

При возникновении проблем с заусенцами для быстрого устранения неполадок выполните следующие действия:

1. Для начала проверьте уровень газа!

• Для резки углеродистой стали: используйте кислород и проверьте, достаточно ли давления.
• Для резки нержавеющей стали/алюминия: используйте азот высокой чистоты и проверьте его чистоту и давление.

2. Затем отрегулируйте фокус!

• Проведите тест на фокусировку, чтобы найти оптимальное положение фокуса. Для тонких пластин попробуйте отрицательное расфокусирование.

3. Затем оптимизируйте скорость и мощность!

• Проведите параметрические тесты, чтобы найти оптимальное сочетание «скорость-мощность» без заусенцев.

4. После этого проверьте сопло и оптический тракт!

• Замените насадку малого диаметра, которая хорошо выглядит и ощущается на ощупь.
• Проверьте и почистите зеркала.
• Откалибруйте соосность сопла и лазерного луча.

5. И наконец, обратите внимание на материальные вопросы!

• Очистите поверхность листа или попробуйте другой лист для проверки.

Следуя этому систематическому процессу устранения неполадок, можно эффективно решить большинство проблем с заусенцами при лазерной резке тонких пластин.