Ako vyriešiť problém perforácie hrubého plechu so zvyškami ovplyvňujúcimi rezanie

Pri rezaní hrubých plechov laserom je častým, ale optimalizovateľným problémom ovplyvňovanie kvality rezu zvyškami (troskou) vznikajúcimi pri perforácii. Tieto zvyšky sú zvyčajne spôsobené nesprávnou reguláciou energie počas procesu perforácie, nesúladom parametrov plynu alebo neprimeranými procesnými parametrami. Nasledujú systémové riešenia a odporúčania na optimalizáciu:

optimalizácia procesu perforácie

1. Použitie progresívnej perforácie (vrstvená perforácia)

• Pri hrubých doskách (napr. > 15 mm) sa vyhnite použitiu jednorazovej perforácie s vysokým špičkovým výkonom a použite stupňovité zvyšovanie výkonu alebo segmentovanú perforáciu na postupné prenikanie materiálu a zníženie rozstreku trosky.
• Spôsob ovládania: V rezacom softvéri nastavte parameter „segmentovaná perforácia“, najprv predhrejte s nižším výkonom a potom postupne zvyšujte výkon prenikania.

2. Upravte parametre perforácie

• Znížte špičkový výkon a predĺžte čas perforácie:znížiť rozstrekovanie roztaveného materiálu spôsobené okamžitými výbuchmi energie.
• Zvýšte frekvenciu perforácie (pracovný cyklus):ovládajte rytmus výstupnej energie laserového impulzu, aby ste predišli nadmernému topeniu.
• Príklad parametra (ako príklad použite uhlíkovú oceľ s hrúbkou 20 mm):
• Výkon: 1000 – 1500 W (upravené podľa kapacity zariadenia)
• Čas perforácie: 1,5 – 3 sekundy
• Pulzná frekvencia: 200 – 500 Hz
• Tlak pomocného plynu: fázové nastavenie (pozri nižšie)

Pomocná regulácia plynu

1. Optimalizácia typu plynu a tlaku

• Uhlíková oceľ: Ako pomocný plyn sa používa kyslík (O₂), ale tlak je potrebné regulovať. Vo fáze perforácie sa môže najprv použiť nižší tlak (0,5 – 1 bar) a po prevarení sa rezný tlak môže prepnúť na vysoký tlak (1,5 – 2,5 bar), aby sa zabránilo nadmernej reakcii kyslíka a tvorbe veľkého množstva trosky.
• Nerezová/legovaná oceľ: použite dusík (N₂) alebo vzduch, na perforáciu použite stredný a nízky tlak (6 – 10 barov) a po prevarení prejdite na rezanie vysokotlakovým dusíkom s vysokou čistotou.

2. Oneskorenie plynu a predčasné vypnutie

• Prepnite plyn pred dokončením perforácie: prepnite na parametre plynu pre rezanie, keď sa má penetrácia takmer dokončiť, aby sa pomohlo odfúknuť troska z otvoru.
• Predĺžte čas predfúkania plynu: pred perforáciou fúkajte 0,5 – 1 sekundu, aby ste vyčistili oblasť otvoru a ochladili okolitý materiál.

Nastavenie polohy zaostrenia a trysky

1. Poloha zaostrenia

• Pri perforovaní použite relatívne negatívnu mieru rozostrenia (ostrenie je pod povrchom dosky), aby ste zväčšili otvor a uľahčili vypúšťanie trosky. Napríklad 20 mm uhlíková oceľ môže nastaviť ohnisko 3 – 5 mm pod povrchom.
• Po preniknutí nastavte zaostrenie do najlepšej polohy podľa požiadaviek na rezanie.

2. Výber a výška trysky

• Na zlepšenie pokrytia plynom a podporu odvádzania trosky použite trysky s väčším priemerom (napríklad φ2,0 – φ3,0 mm).
• Uistite sa, že výška trysky je primeraná (zvyčajne 1,0 – 2,0 mm), aby sa predišlo difúzii plynu spôsobenej príliš vysokou výškou a poškodeniu rozprašovaním spôsobenému príliš nízkou výškou.

Procesná cesta a programátorské zručnosti

1. Predvŕtaný otvor pre olovené vedenie

• Pri doskách s ultra vysokou hrúbkou (napr. > 30 mm) je možné najprv mechanicky vyvŕtať pilotné otvory s malým priemerom a potom začať s laserovým rezaním z pilotných otvorov, aby sa predišlo priamej perforácii.

2. Nastavte odsadenie bodu perforácie

• Pri programovaní odchyľujte bod perforácie od skutočnej obrysovej čiary o 1 – 2 mm a potom sa počas rezania presúvajte z odsadeného bodu k obrysovej čiare, aby ste predišli oblasti hromadenia zvyškov.

3. Optimalizácia dráhy rezu

• Na rozprestrenie trosky do oblasti, kde sa troska nereže, sa používajú špirálové perforácie alebo kruhové rezné štartovacie body.

Kontrola zariadení a údržba

1. Stav laseru

• Skontrolujte, či je výstupný výkon stabilný, uistite sa, že šošovka/ochranné zrkadlo je čisté a zabráňte nedostatočnej perforácii spôsobenej útlmom energie.

2. Čistota a prietok plynu

• Zabezpečte čistotu plynu (najmä dusíka/kyslíka) a pravidelne kontrolujte, či nie je plynová cesta upchatá alebo či netesní.

3. Tryska je zarovnaná s optickou súčasťou.

• Pravidelne kalibrujte súososť trysky a laserového lúča, aby ste zabezpečili symetriu prúdenia plynu.

Materiály a faktory prostredia

1. Povrchová úprava plechu

• Pred rezaním očistite povrch plechu od hrdze, olejových škvŕn alebo povlakov, aby ste znížili účasť nečistôt na reakcii.

2. Rovinnosť dosky

• Uistite sa, že doska je plochá a vyhnite sa medzerám, ktoré spôsobujú únik plynu a odraz energie.

Odporúčanie procesu ladenia parametrov

1. Najprv nastavte ostatné parametre, postupne upravte čas a výkon perforácie, pozorujte množstvo vytvorenej trosky a nájdite bod rovnováhy.

2. Zaznamenajte optimalizačné parametre a vytvorte procesnú databázu rôznych materiálov/hrúbok.

3. Testovanie a overovanie: na odpadovom materiáli sa vykonáva niekoľko perforačných testov, aby sa potvrdilo, že troska je pred formálnym rezaním zredukovaná.

Zhrnutie: Rýchla kontrola kľúčových bodov

Vďaka vyššie uvedenému komplexnému nastaveniu je možné výrazne znížiť zvyšky perforácie hrubého plechu a zlepšiť kvalitu a účinnosť rezania. Ak problém pretrváva, odporúča sa kontaktovať výrobcu zariadenia kvôli testovaniu hardvéru alebo procesnej podpore.