Как решить проблему перфорации толстых листов с остатками материала, влияющими на резку?

При лазерной резке толстых пластин образование осадка (шлака) в процессе перфорации является распространенной, но оптимизируемой проблемой, влияющей на качество резки. Эти остатки обычно образуются из-за неправильного контроля энергии в процессе перфорации, несоответствия параметров газа или неоптимальных параметров процесса. Ниже представлены системные решения и рекомендации по оптимизации:

оптимизация процесса перфорации

1. Использование прогрессивной перфорации (послойной перфорации)

• Для толстых пластин (например, > 15 мм) следует избегать однократной перфорации с высокой пиковой мощностью и использовать ступенчатое увеличение мощности или сегментированную перфорацию для постепенного проникновения в материал и уменьшения разбрызгивания шлака.
• Способ выполнения операции: Установите параметр «сегментированная перфорация» в программе для резки, сначала прогрейте материал на низкой мощности, а затем постепенно увеличивайте мощность для прорезания отверстий.

2. Отрегулируйте параметры перфорации.

• Снизьте пиковую мощность и увеличьте время перфорации:уменьшить разбрызгивание расплавленного материала, вызванное мгновенными энергетическими всплесками.
• Увеличьте частоту перфорации (рабочий цикл):Контролируйте ритм выходной энергии лазерного импульса, чтобы избежать чрезмерного плавления.
• Примерный справочник параметров (на примере углеродистой стали толщиной 20 мм):
• Мощность: 1000-1500 Вт (регулируется в зависимости от мощности оборудования)
• Время перфорации: 1,5-3 секунды
• Частота импульсов: 200-500 Гц
• Давление вспомогательного газа: поэтапная регулировка (см. ниже)

Вспомогательное управление подачей газа

1. Оптимизация типа газа и давления.

• Углеродистая сталь: В качестве вспомогательного газа используется кислород (O₂), но его давление необходимо контролировать. На этапе перфорации сначала можно использовать более низкое давление (0,5-1 бар), а затем после проникновения давление резки можно переключить на высокое (1,5-2,5 бар), чтобы избежать чрезмерной реакции кислорода и образования большого количества шлака.
• Нержавеющая сталь/легированная сталь: использовать азот (N₂) или воздух, применять среднее и низкое давление (6-10 бар) для перфорации, а после пробития переходить к резке под высоким давлением высокочистого азота.

2. Задержка подачи газа и преждевременное отключение.

• Переключитесь на газ до завершения перфорации: переключитесь на параметры газа для резки, когда проходка будет близка к завершению, чтобы помочь удалить шлак из скважины.
• Увеличьте время предварительной продувки газом: продувайте за 0,5-1 секунду до перфорации, чтобы очистить область отверстия и охладить окружающий материал.

Регулировка положения фокуса и сопла

1. Положение фокуса

• При перфорации используйте относительно отрицательную величину расфокусировки (фокус находится ниже поверхности пластины), чтобы увеличить апертуру и облегчить удаление шлака. Например, для углеродистой стали толщиной 20 мм фокусное расстояние может быть установлено на 3-5 мм ниже поверхности.
• После проникновения света отрегулируйте фокус в оптимальное положение в соответствии с требованиями к резке.

2. Выбор и высота сопла

• Для улучшения охвата газом и ускорения удаления шлака используйте форсунки большего диаметра (например, φ2,0-φ3,0 мм).
• Убедитесь, что высота сопла умеренная (обычно 1,0-2,0 мм), чтобы избежать диффузии газа, вызванной слишком большой высотой, и повреждений от распыления, вызванных слишком малой высотой.

алгоритм процесса и навыки программирования.

1. Предварительно просверленное отверстие для выводов

• Для пластин сверхбольшой толщины (например, > 30 мм) сначала можно механически просверлить направляющие отверстия малого диаметра, а затем начать лазерную резку из этих отверстий, чтобы избежать прямого прокола.

2. Установите смещение точки перфорации.

• При программировании сделайте так, чтобы точка перфорации отклонялась от фактической контурной линии на 1-2 мм, а затем во время резки перемещайте точку смещения к контурной линии, чтобы избежать зоны скопления остатков.

3. Оптимизация траектории прохода

• Для распределения шлака в зону, не подвергающуюся резке, используются спиральные перфорации или круговые точки начала резки.

Проверка оборудования и технического обслуживания

1. Лазерное состояние

• Проверьте стабильность выходной мощности, убедитесь в чистоте линзы/защитного зеркала и избегайте недостаточной перфорации, вызванной ослаблением энергии.

2. Чистота и расход газа.

• Обеспечьте чистоту газа (особенно азота/кислорода) и регулярно проверяйте, не заблокирован ли газопровод и не происходит ли утечка.

3. Сопло выровнено относительно оптического компонента.

• Регулярно калибруйте соосность сопла и лазерного луча, чтобы обеспечить симметрию газового потока.

Материалы и факторы окружающей среды

1. Обработка поверхности пластины

• Перед резкой очистите поверхность пластины от слоя ржавчины, масляных пятен или покрытий, чтобы уменьшить участие примесей в реакции.

2. Плоскостность пластины

• Убедитесь, что пластина ровная, и избегайте зазоров, которые вызывают утечку газа и отражение энергии.

Рекомендации по процессу отладки параметров

1. Сначала зафиксируйте остальные параметры, постепенно регулируйте время и мощность перфорации, наблюдайте за количеством образующегося шлака и найдите точку равновесия.

2. Зафиксировать параметры оптимизации и создать базу данных процесса для различных материалов/толщин.

3. Испытания и проверка: перед окончательной резкой отходов проводится несколько перфорационных испытаний для подтверждения уменьшения количества шлака.

Краткое содержание: Краткий обзор ключевых моментов

Благодаря вышеописанной комплексной настройке можно значительно уменьшить количество остатков перфорации толстых листов и улучшить качество и эффективность резки. Если проблема сохраняется, рекомендуется обратиться к производителю оборудования для проведения аппаратных испытаний или получения технической поддержки.