Проблемы, которые могут возникнуть при лазерной резке пластин.

При лазерной резке возникают такие проблемы, как образование накипи в нижней части заготовки, складки в нижней части режущей поверхности, перегрев прямых углов/острых углов и шероховатая поверхность резки. Далее мы систематически рассмотрим причины и решения этих проблем.

Обзор основных способов устранения неполадок

Проблема 1: образование пены в нижней части заготовки (висящий шлак)

Анализ причин: после того, как лазер расплавляет материал, он не успевает и не полностью удаляется от дна разреза вспомогательным газом, в результате чего конденсируется и образуется висячий шлак. По сути, это вопрос энергетического и газового баланса.

Решение:

1. Оптимизация параметров газа:

• Давление; При обработке нержавеющей стали, алюминиевых сплавов и т. д. при использовании азота в качестве высокочистого вспомогательного газа давление должно быть достаточно высоким (например, 1,6 МПа или более), чтобы обеспечить резку без окисления и удаление шлака. При использовании кислорода для обработки углеродистой стали давление должно быть умеренным; слишком высокое давление усилит реакцию и приведет к образованию грубого шлака.
• Чистота и тип: для обеспечения чистоты газа (особенно азота, для которого требуется чистота более 99,9%) чистота кислорода также должна быть более 99,5%.

2. Откалибруйте фокусировку луча:

• Наиболее распространенной причиной является отклонение положения фокуса. Выполните калибровку фокуса и попробуйте точно настроить положение фокуса вверх и вниз. Как правило, небольшое опускание фокуса (глубоко внутрь материала) помогает улучшить качество нижней резки.

3. Отрегулируйте мощность и скорость.

• Слишком высокая скорость или слишком низкая мощность приведут к прорезанию материала и образованию мягкого висячего шлака; слишком низкая скорость или слишком высокая мощность приведут к переплавлению и образованию твердого и хрупкого висячего шлака. Необходимо подобрать оптимальное сочетание мощности и скорости, соответствующее толщине листа.

4. Проверьте и замените форсунку:

• Использование поврежденных, деформированных или неподходящих форсунок может нарушить поток воздуха. Проверьте, не закруглено ли центральное отверстие форсунки, и выберите форсунку соответствующего диаметра в зависимости от толщины листа (обычно большой диаметр для толстого листа и малый диаметр для тонкого листа).

Проблема 2: Обрезать нижние складки (полоски/обгоревшие участки).

Анализ причин: Это типичное явление перегрева. Из-за чрезмерного тепловыделения материал чрезмерно плавится или даже испаряется, образуя шероховатые, морщинистые полосы в нижней половине режущей части.

Решение:

• Основная корректировка: увеличить скорость резки. Слишком низкая скорость является основной причиной, повышение скорости позволит сократить время воздействия лазера на единицу площади и избежать накопления тепла.
• Уменьшите мощность лазера. Если скорость больше нельзя увеличить или подъем приводит к сквозному резанию, мощность следует соответствующим образом уменьшить, чтобы снизить общее тепловыделение.
• Отрегулируйте положение фокусировки. Попробуйте немного опустить положение фокусировки, чтобы сконцентрировать энергию и уменьшить зону теплового воздействия.
• Проверьте и снизьте давление вспомогательного газа. Особенно при использовании кислорода для резки углеродистой стали, слишком высокое давление кислорода усугубит реакцию окисления, действуя как «улучшитель горения», и приведет к чрезмерному нагреву. Правильное снижение давления воздуха может привести к неожиданным последствиям.

Проблема 3: Прямой угол/Острый ожог

Анализ причин: Скорость лазерной режущей головки стабильна при движении по прямой линии, но при резке под прямым или острым углом ей необходимо замедляться, поворачивать и снова ускоряться. Падение скорости в углу приводит к увеличению времени воздействия лазера, резкому накоплению тепла и, как следствие, к абляции острого угла.

Решение:

1. Используйте переход с закругленными углами (наиболее эффективный метод):

• На этапе проектирования острый угол заменяется небольшим закругленным углом (R-угол). Даже небольшое скругление радиусом 0,5 мм может обеспечить плавный переход режущей головки, избежать резких перепадов скорости и эффективно предотвратить перегрев.

2. Используйте функцию обработки углов (функцию осветления углов):

• Современные системы лазерной резки оснащены функцией «управления мощностью по углам» или «подсветки углов». Эта функция позволяет:
• При обнаружении угла мощность лазера автоматически снижается.
• Или же можно использовать сегментированную резку, кратковременно выключив лазер в углу, и разрезать на два сегмента.
• Для включения и отладки этой функции обратитесь к руководству пользователя операционной системы вашего устройства.

3. Снизьте скорость резки в углу:

• В таблице параметров процесса скорость резания в углу устанавливается отдельно, чтобы она была ниже линейной скорости, но это необходимо использовать в сочетании со снижением мощности.

Задача 4: шероховатая поверхность резания (вертикальное зерно)

Анализ причин: поверхность среза выглядит отчетливо, а не представляет собой гладкие вертикальные полосы, что обычно обусловлено нестабильностью энергии или несоответствием параметров, приводящими к неравномерному состоянию плавления материала.

Решение:

• Убедитесь в точности и стабильности положения фокуса: это наиболее важный фактор для получения гладкой поверхности реза. Небольшое изменение фокуса приведет к существенной разнице в линиях поперечного сечения. Очистите и откалибруйте фокусирующую линзу, чтобы обеспечить стабильность фокуса.
• Используйте вспомогательный газ высокой чистоты: примеси в газе могут препятствовать потоку и охлаждению расплавленного металла, что приводит к образованию шероховатостей на поверхностях.
• Оптимизируйте скорость резки: нестабильная скорость или неправильная настройка приведут к образованию неравномерных полос расплавленного металла в процессе охлаждения. Найдите стабильную скорость, обеспечивающую получение непрерывной, гладкой стружки.

Проверьте устойчивость оборудования:

• Гладкая ли направляющая? Вибрация оборудования будет напрямую отражаться на режущей поверхности.
• Соосно ли сопло с лучом? Воздушный поток, движущийся вдоль разных осей, может вызывать асимметрию и шероховатость сечения.
• Оптические линзы чистые или повреждены? Загрязненные линзы могут рассеивать энергию лазера, что приводит к некачественной резке и неровным участкам.

Общий базовый контрольный список

Перед внесением каких-либо точных настроек параметров обязательно выполните следующие основные проверки:

1. Оптическая линза:Проверьте, чистые ли фокусирующая линза и защитная линза, нет ли на них загрязнений, пятен от воды и повреждений.

2. Выравнивание сопла:Убедитесь, что лазерный луч проходит точно по центру сопла.

3. Газ и газовый контур:Подтвердите отсутствие утечек в газовом контуре, а также соответствие типа и чистоты газа.

4. Материал:для обеспечения чистоты поверхности пластины, отсутствия оксидного слоя, масла и однородности материала.

Резюме и рекомендации

Лазерная резка — это высокоточный процесс, требующий взаимодействия множества параметров. Ключ к решению проблемы заключается в том, чтобы «изменять только одну переменную за раз» и вести учет, чтобы точно определить первопричину проблемы.