Ako sa dá pri laserovom rezaní riešiť prepichovanie a dutiny?

Prepichovanie a dutiny sú veľmi častými problémami pri rezaní laserom a predstavujú kľúčové výzvy ovplyvňujúce kvalitu rezu, efektivitu spracovania a prevádzkovú bezpečnosť. Najprv si objasníme dva pojmy:

Piercing:Vzťahuje sa na proces použitia laseru na vytvorenie počiatočného otvoru v materiáli pred začiatkom rezania. Problémy sa zvyčajne prejavujú ako dlhé časy prepichovania, nízka účinnosť a neúplné prepichovanie.

Kľúčová dierka:Nekontrolovateľný stav počas procesu dierovania, ktorý sa vyznačuje prudkým rozstrekovaním roztaveného kovu, silnými iskrami a otrepmi a možným poškodením trysky a šošoviek. Zvyčajne sa vyskytuje pri rezaní hrubších plechov (najmä kyslíkovým plameňom) alebo špeciálnych materiálov, ako je pozinkovaná oceľ.

Hlavný prístup k riešeniu: Vyvážený energetický vstup.

Či už ide o perforáciu alebo prasknutie, základnou príčinou je nerovnováha v prechodovej interakcii medzi laserovou energiou, plynom a materiálom. Kľúčom k riešeniu tohto problému je „kontrola“ a nie „násilný útok“ – to znamená, že sa umožní energii preniknúť materiálom hladko a postupne, namiesto toho, aby spôsobila okamžité „prasknutie“.

Ckonvenčné metódy na riešenie neefektívnej/nestabilnej perforácie

1. Optimalizácia parametrov perforácie (najzákladnejších a najpriamejších)

• Znížte výkon perforácie: V počiatočnej fáze použite výkon nižší ako rezací výkon, aby ste predišli nadmernej akumulácii tepla.
• Zlepšite frekvenciu impulzov: použite vysokofrekvenčnú pulznú perforáciu, ktorá rozptýli kontinuálnu energiu do niekoľkých malých energetických paketov, takže materiál sa vrstva po vrstve taví, a nie dochádza k jednorazovej explózii splyňovania.
• Úprava pracovného cyklu: Znížte pracovný cyklus (podiel času, počas ktorého je laser „zapnutý“), aby ste lepšie kontrolovali priemerný výkon.
• Predĺžte čas perforácie: nechajte dostatok času na odfúknutie trosky a jej postupné prenikanie.

2. Prijať pokročilý proces perforácie

Postupná perforácia/postupná perforácia:Moderné laserové rezacie stroje majú túto funkciu.

• Najprv nízky a potom vysoký: najprv použite nízky výkon a vysokú frekvenciu na predhriatie a vytvorenie malého otvoru, potom postupne zvyšujte výkon alebo prepínajte parametre na expanziu a prenikanie.
• Vrstvená perforácia: Pre hrubé plechy nastavte viacero výšok perforácie a laserové zaostrenie zostane v rôznych hĺbkach, aby preniklo vrstvu po vrstve.

Perforácia výbuchom. Progresívna perforácia:

• Perforácia výbuchom: pre tenké plechy sa často používa dusíkové rezanie nehrdzavejúcej ocele, rýchlo.
• Progresívna perforácia: Musí sa použiť pre hrubé plechy, uhlíkovú oceľ alebo špeciálne materiály s kyslíkom, čo môže účinne zabrániť prasknutiu.

3. Riadiaci plyn

• Tlak pri perforácii je nižší ako tlak pri rezaní: na perforáciu sa používa nižší tlak (napríklad pri rezaní kyslíkom sa tlak pri perforácii nastaví na 50 – 70 % tlaku pri rezaní), aby sa zabránilo prasknutiu spôsobenému prudkým spaľovaním kyslíka pod vysokým tlakom. Po úspešnej perforácii sa prepne na vysoký tlak pri rezaní.
• Predbežný prívod vzduchu a oneskorené vypnutie vzduchu:

4. Pomocný proces

• Striekanie perforačnej tekutiny: striekanie špeciálnej explozívnej tekutiny na diery (alebo bežného značkovacieho atramentu) do miesta perforácie môže zabrániť striekaniu a účinok je pozoruhodný.
• Použitie fólie/nálepky: na zrkadlá z nehrdzavejúcej ocele, hliníkové plechy atď. nalepte ochrannú fóliu a potom ju odrežte, čím sa zníži odraz a zlepší sa stabilita perforácie.
• Rezanie od okraja plechu: ak to proces dovoľuje, skúste zaviesť rezanie od okraja plechu, aby ste úplne predišli perforácii.

Fzameranie na riešenie problému „praskajúcich dier“

Prepichnutie je extrémnym prejavom nekontrolovanej perforácie a vyžaduje si cielenejšiu stratégiu.

1. Jemné nastavenie parametrov (pre trhacie otvory)

• Ďalej znížte silu prepichovania: Toto je najúčinnejší prvý krok.
• Výrazne zvýšte frekvenciu impulzov: zjemnite laserové pôsobenie.
• Výrazne predĺžte čas perforácie: poskytnite dostatočný čas na rozptyl energie a odstránenie trosky.
• Skúste zvýšiť zaostrenie: nastavte polohu zaostrenia perforácie 0,5 – 2 mm nad povrchom materiálu (konkrétnu hodnotu je potrebné otestovať), aby bol priemer lúča o niečo väčší, hustota energie sa znížila a zabránilo sa miernemu „otryskávaniu“.

2. Optimalizácia stratégie plynu

• Skontrolujte, či sa znížil tlak perforačného vzduchu.
• V prípade pozinkovaných a potiahnutých plechov: zvážte použitie dusíka alebo vzduchu na perforáciu a po dokončení perforácie prejdite na rezanie kyslíkom (ak je to potrebné). Kyslík totiž prudko reaguje so zinkovou vrstvou, čo vedie k prasknutiu otvoru.
• Zabezpečte čistotu plynu: čistota kyslíka musí byť vyššia ako 99,95 %, nečistoty budú rušiť proces.

3. Prispôsobenie materiálov a procesov

• Ošetrenie pozinkovaného plechu/potiahnutého plechu: Toto je najviac postihnutá oblasť pri tryskaní otvorov. Okrem vyššie uvedených plynových metód môžete tiež:
• Pri programovaní sa bod perforácie nastaví v oblasti bez náteru alebo s plytkým náterom (napr. okraj plechu, oblasť, kde sa náter odreže ako prvý).
• Ak to podmienky dovoľujú, perforované miesta vopred upravte (napr. jemne obrúste náter).
• Rezanie hrubých plechov kyslíkom: musí sa použiť progresívna perforácia a kombinácia „nízkeho výkonu a dlhého času“.

SKontrolný zoznam systematickej kontroly a prevencie

Keď sa vyskytnú problémy, postupujte podľa tohto poradia:

Záverečné bezpečnostné tipy

V prípade vážneho prasknutia okamžite zastavte prevádzku a skontrolujte:

1. Chráňte objektív:Je kontaminovaný alebo poškodený? Toto je najčastejšia strata.

2. Tryska:Je zablokovaný alebo poškodený troskou? Je potrebné ho vymeniť.

3. Vo vnútri reznej hlavy:Sú tam nejaké zvyšky po naprašovaní? Je potrebné profesionálne čistenie.

Stručne povedané, podstata riešenia problému perforácie spočíva v tom, že pre rôzne materiály (najmä pozinkovaný plech) sa treba vzdať perforácie „jednotného rozmeru pre všetkých“, prijať stratégiu „postupnej“ miernej perforácie a nezávisle nastaviť nižší tlak perforácie. Vychádzajúc zo štandardnej procesnej knižnice zariadenia, možno pomocou cieleného testovania a optimalizácie parametrov v malých krokoch nájsť „zlaté parametre“ najvhodnejších súčasných materiálov.