แรงดันอากาศส่งผลต่อส่วนตัดอย่างไร

แรงดันอากาศเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์สำคัญที่ส่งผลต่อคุณภาพการตัด (โดยเฉพาะคุณภาพของชิ้นงานที่ตัด) ผลกระทบของมันไม่ใช่ค่า "ดีมาก" หรือ "ดีมาก" เพียงอย่างเดียว แต่เป็น "ช่วงค่าที่เหมาะสม" ที่ต้องปรับให้เข้ากับพารามิเตอร์อื่นๆ เช่น ความเร็วในการตัด กำลัง/กระแสไฟฟ้า เป็นต้น อย่างแม่นยำ โดยทั่วไปแล้วอิทธิพลของแรงดันอากาศต่อหน้าตัดนั้นสะท้อนให้เห็นได้ชัดเจนจากสถานการณ์ของตะกรันที่แขวนอยู่ ความหยาบของหน้าตัด ความกว้างของรอยตัด และขอบด้านล่างต่อไปนี้เป็นสองกรณีที่จะอธิบายโดยละเอียด:

1. การตัดด้วยเลเซอร์ (เช่น การตัดโลหะโดยใช้ออกซิเจนช่วย)

ในการตัดด้วยเลเซอร์ บทบาทหลักของก๊าซ (เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน) คือ:

• การเผาไหม้เสริม (ออกซิเจน):ปฏิกิริยาคายความร้อนกับโลหะ ทำให้พลังงานเพิ่มขึ้น
• เป่าเศษโลหะทิ้ง:เป่าวัสดุหลอมเหลวในรอยกรีดออกไปเพื่อให้ได้รอยตัดที่เรียบเนียน
• ป้องกันเลนส์และตัวปืน:ป้องกันไม่ให้ละอองน้ำกระเด็นไปทำความเสียหายแก่ชิ้นส่วนทางแสง

ผลกระทบจากความดันอากาศต่ำ:

• ส่วนตัดที่ไม่เรียบ มีตะกรันเกาะติดอย่างรุนแรง: นี่คือสาเหตุโดยตรงที่สุด แรงดันอากาศไม่เพียงพอทำให้ไม่สามารถเป่าโลหะหลอมเหลวที่อยู่ด้านล่างของร่องตัดออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพและทันท่วงที โลหะหลอมเหลวเหล่านี้จะเกาะติดกับด้านล่างของแผ่นโลหะ ก่อตัวเป็นตะกรัน (ครีบ) ที่ยากต่อการกำจัด ในขณะเดียวกัน โลหะหลอมเหลวที่ไม่สามารถเป่าออกไปได้จะแข็งตัวอีกครั้ง ทำให้ส่วนตัดไม่เรียบ และเกิดเป็นริ้วๆ
• การลดความเร็วในการตัด: เพื่อเป่าเศษโลหะออก อาจจำเป็นต้องลดความเร็วในการตัด มิฉะนั้นจะไม่สามารถตัดผ่านได้และจะส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการผลิต
• อาจตัดไม่ขาด: ในกรณีที่รุนแรง ความดันอากาศต่ำเกินไปที่จะเป่าผ่านชั้นหลอมเหลว ทำให้การตัดต้องหยุดชะงัก

ผลกระทบจากความดันอากาศสูง:

• หน้าตัดจะเกิดการหมุนวนและความหยาบเพิ่มขึ้น: แรงดันแก๊สที่สูงเกินไปจะทำให้เกิดการไหลแบบปั่นป่วนในร่องแทนที่จะเป็นการไหลแบบราบเรียบที่เสถียร การไหลแบบปั่นป่วนนี้จะรบกวนการไหลตามปกติของโลหะหลอมเหลว และทำให้เกิดการหมุนวนด้านข้างอย่างสม่ำเสมอที่ด้านข้างของรอยตัด ส่งผลให้หน้าตัดดู "เป็นลวดลายดอกไม้" มาก แต่ลดความเรียบเนียนลง
• รอยตัดกว้างขึ้น: ก๊าซแรงดันสูงเทียบเท่ากับการ "ขยาย" จุดโฟกัสของเลเซอร์ ส่งผลให้ส่วนบนและล่างของรอยตัดกว้างกว่าปกติ และความแม่นยำลดลง
• ส่วนล่างของรอยตัดไหม้มากเกินไปหรือเป็นรูปทรงลิ่ม: ก๊าซแรงดันสูงจะนำความร้อนมากเกินไปมาที่ด้านล่างของแผ่น ทำให้วัสดุด้านล่างไหม้มากเกินไป จนเกิดเป็นขอบด้านล่างที่ใหญ่ขึ้น (แม้กระทั่งมุมโค้งมน) และรอยตัดจะมีลักษณะเป็นรูปทรงลิ่มที่มีส่วนบนกว้างและส่วนล่างแคบ แทนที่จะเป็นส่วนตัดแนวตั้ง
• ก๊าซสิ้นเปลือง เพิ่มต้นทุน: แรงดันสูงที่ไม่จำเป็นจะเพิ่มต้นทุนการใช้ก๊าซโดยตรง

แรงดันลมที่เหมาะสมที่สุด:

• จำเป็นต้องตั้งค่าอย่างครอบคลุมตามวัสดุ ความหนา ความเร็วในการตัด และประสิทธิภาพของเลเซอร์ของแผ่นโลหะ
• สำหรับแผ่นโลหะหนา มักต้องใช้แรงดันอากาศที่สูงกว่า เพื่อให้แน่ใจว่ามีพลังงานเพียงพอที่จะพัดเอาตะกรันที่อยู่ด้านล่างออกไป
• เมื่อมีการใช้ออกซิเจน การปรับความดันอากาศก็ต้องคำนึงถึงปฏิกิริยาการเผาไหม้ที่เหมาะสมด้วยเช่นกัน

2. การตัดด้วยพลาสมา

• ในการตัดด้วยพลาสมา ก๊าซ (และน้ำ) เป็นตัวกลางที่สร้างอาร์คพลาสมา และยังเป็นพลังงานที่พัดพาวัสดุหลอมเหลวออกไปและควบคุมอาร์คอีกด้วย

ผลกระทบจากความดันอากาศต่ำ:

• ส่วนโค้งนั้นไม่เสถียรและแตกหักง่าย: แรงดันไม่เพียงพอที่จะสร้างส่วนโค้งพลาสมาที่เสถียรและเข้มข้นได้
• พลังงานในการตัดลดลงและไม่สามารถตัดผ่านได้: พลังงานและความเร็วของพลาสมาอาร์คไม่เพียงพอที่จะหลอมและเป่าวัสดุออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อตัดแผ่นโลหะที่หนา
• ปัญหาตะกรันตกค้างสะสมอย่างรุนแรง: คล้ายกับการตัดด้วยเลเซอร์ คือไม่สามารถกำจัดตะกรันออกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้มีตะกรันตกค้างสะสมอยู่ที่ด้านล่างมากขึ้น
• รอยตัดมีลักษณะ "โค้ง": รอยตัดจะกลายเป็นรูปตัว V โดยมีส่วนบนกว้างและส่วนล่างแคบ เนื่องจากส่วนโค้งมีพลังงานไม่เพียงพอที่ส่วนล่างเพื่อตัดในแนวตั้ง

ผลกระทบจากความดันอากาศสูง:

• ประกายไฟถูก "เป่า" และพลังงานไม่เข้มข้น: แรงดันแก๊สสูงเกินไปจะทำให้ประกายไฟพลาสมาแผ่กระจายออกไปมากเกินไป ส่งผลให้ความหนาแน่นของพลังงานลดลง แม้ว่าความเร็วของกระแสลมจะสูงมาก แต่พลังงานในการตัดอาจลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแผ่นโลหะหนา
• การสึกหรอของอิเล็กโทรดและหัวฉีดเพิ่มขึ้น: แรงดันสูงหมายถึงความเข้มข้นในการทำงานที่สูงขึ้น ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานของชิ้นส่วนที่สึกหรอ (อิเล็กโทรด หัวฉีด) สั้นลงอย่างมาก
• ส่วนบนของรอยตัดจะหลอมละลาย ทำให้เกิดลักษณะคล้าย "ปากระฆัง": ส่วนโค้งที่กระจายตัวจะทำให้ส่วนบนของรอยตัดหลอมละลายมากเกินไป ทำให้เกิดรอยตัดรูปตัววีคว่ำที่มีส่วนบนกว้างและส่วนล่างแคบ ซึ่งเป็นลักษณะทั่วไปของการตัดด้วยพลาสมาที่มีแรงดันอากาศมากเกินไป
• ส่วนตัดหยาบ: ส่วนโค้งที่ไม่เสถียรจะทำให้เกิดร่องลึกและรอยหยักในส่วนที่ตัด

แรงดันลมที่เหมาะสมที่สุด:

• ต้องปฏิบัติตามพารามิเตอร์ที่ผู้ผลิตแหล่งจ่ายไฟพลาสมาแนะนำสำหรับแหล่งจ่ายไฟ รูหัวฉีด และชนิด/ความหนาของแผ่นโลหะอย่างเคร่งครัด ข้อกำหนดเรื่องการจับคู่แรงดันในการตัดพลาสมานั้นเข้มงวดกว่ามาก

ตารางเปรียบเทียบโดยสรุป

สรุปและข้อเสนอแนะ

1. ไม่มีคุณค่าสากล:ค่าแรงดันที่เหมาะสมจะขึ้นอยู่กับกระบวนการตัดเฉพาะ (เลเซอร์/พลาสมา) ประเภทวัสดุ ความหนา ความเร็วในการตัด และพารามิเตอร์กระบวนการอื่นๆ

2. ตรวจสอบโดยการตัดทดลอง:วิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดคือการทดลองตัดจริง โดยใช้กำลังและความเร็วคงที่ ปรับแรงดันอากาศอย่างละเอียด สังเกตการเปลี่ยนแปลงของหน้าตัด และหาค่าแรงดันอากาศที่ทำให้มีเศษโลหะตกค้างน้อยที่สุด หน้าตัดเรียบที่สุด และรอยตัดตั้งฉากดีที่สุด

3. ให้ความสำคัญกับการจับคู่โดยรวม:แรงดันอากาศต้องสอดคล้องกับความเร็วในการตัด การเพิ่มความเร็วโดยทั่วไปแล้วจำเป็นต้องเพิ่มแรงดันอากาศตามไปด้วย เพื่อให้แน่ใจว่าเศษโลหะจะถูกเป่าออกไปทันเวลา

4. ตรวจสอบคุณภาพของแหล่งก๊าซ:นอกจากแรงดันแล้ว ความบริสุทธิ์และความแห้งของก๊าซก็มีความสำคัญมากเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดด้วยเลเซอร์และการตัดด้วยพลาสมาของวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูง

ดังนั้น เมื่อพบว่าคุณภาพของส่วนที่ตัดไม่ดี ความดันอากาศจึงเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์สำคัญที่ต้องตรวจสอบและปรับก่อนเป็นอันดับแรก