สาเหตุที่หัวฉีดเลเซอร์ร้อนขึ้นระหว่างการตัดด้วยเลเซอร์

หัวฉีดเลเซอร์เกิดความร้อนสูงจนเป็นสีแดงไหม้ มักไม่ได้เกิดจากสาเหตุเดียว แต่เป็นผลมาจากหลายปัจจัย ต่อไปนี้จะอธิบายรายละเอียดตั้งแต่สาเหตุหลัก สาเหตุรอง และวิธีแก้ไข

เหตุผลหลัก

นี่คือปัญหาโดยตรงและพบได้บ่อยที่สุดที่ทำให้หัวฉีดร้อนเกินไป

1. พลาสมา/ความร้อนสะท้อน

• กลไกการสร้าง:เมื่อลำแสงเลเซอร์ส่องไปยังพื้นผิวของวัสดุโลหะ มันจะทำให้โลหะหลอมเหลวหรือระเหยกลายเป็นไอในทันที จากนั้นจะมีการเป่าก๊าซเสริม เช่น ออกซิเจนหรือไนโตรเจน เข้าไปในบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงนี้ หากความหนาแน่นของพลังงานสูงเกินไปหรือพารามิเตอร์ของก๊าซไม่เหมาะสม โลหะที่ระเหยกลายเป็นไอและก๊าซเองก็จะแตกตัวเป็นไอออน ทำให้เกิดกลุ่มพลาสมาที่มีอุณหภูมิสูง (กลุ่มก๊าซที่เป็นกลางทางไฟฟ้าที่มีอุณหภูมิสูงมาก)
• กระบวนการถ่ายเทความร้อน:พลาสมานี้ไม่เพียงแต่จะดูดซับและกระจายพลังงานเลเซอร์ ลดประสิทธิภาพการตัด แต่ยังจะไหลย้อนกลับขึ้นไปด้านในหัวฉีด ความร้อนมหาศาลที่พลาสมานำมาจะถูกถ่ายเทไปยังผนังด้านในของหัวฉีดที่เป็นทองแดงโดยตรง ทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว จนถึงขั้นไหม้เกรียมและหลอมละลายได้

2. ระบบระบายความร้อนขัดข้อง

หัวตัดเลเซอร์ประสิทธิภาพสูงสมัยใหม่ได้รับการออกแบบให้มีช่องระบายความร้อนด้วยน้ำอยู่ภายใน ซึ่งใช้เป็นพิเศษในการระบายความร้อนที่ดูดซับโดยหัวฉีด ที่นั่งกระจกป้องกัน และส่วนประกอบอื่นๆ

คำถามที่พบบ่อย:

• ปริมาณน้ำหล่อเย็นไหลไม่เพียงพอ:สาเหตุอาจเกิดจากปั๊มน้ำหล่อเย็นเสีย ท่อน้ำงอ หรือตัวกรองอุดตัน เป็นต้น
• อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นสูงเกินไป:ประสิทธิภาพการทำความเย็นของเครื่องทำความเย็นไม่ดี หรือตัวเลือกมีน้อยเกินไป
• การอุดตันหรือการรั่วไหลของวงจรน้ำหล่อเย็น:คราบตะกรันหรือสิ่งสกปรกภายในขัดขวางการไหล
• ระบบระบายความร้อนไม่ได้เปิดใช้งาน:อย่าลืมเปิดเครื่องทำความเย็นก่อนเริ่มใช้งานเลเซอร์

สาเหตุรองและสาเหตุอื่นๆ

สาเหตุเหล่านี้ แม้จะไม่โดยตรงเท่าสองสาเหตุข้างต้น แต่ก็สามารถทำให้ไข้สูงขึ้นหรือก่อให้เกิดปัญหาต่างๆ ได้เช่นกัน

3. การปนเปื้อนฉีกขาดหรือเสียหายnses

• หากกระจกปรับโฟกัสหรือกระจกป้องกันสกปรก (เช่น มีน้ำมันหรือฝุ่น) หรือชำรุดเสียหาย ความสามารถในการส่งผ่านแสงและการปรับโฟกัสจะลดลง
• พลังงานเลเซอร์ส่วนหนึ่งถูกดูดซับโดยเลนส์และเปลี่ยนเป็นความร้อน ความร้อนนี้จะถูกถ่ายเทไปยังฐานกระจก ซึ่งจะทำให้ความร้อนกระจายไปยังอากาศโดยรอบและฐานหัวฉีด
• ในกรณีร้ายแรง อุณหภูมิเลนส์ที่สูงเกินไปอาจทำให้เลนส์แตกได้

4. การตั้งค่าพารามิเตอร์กระบวนการไม่ถูกต้อง

• ประเภทและความดันของแก๊ส:
• เมื่อใช้ก๊าซออกซิเจนในการตัดเหล็กกล้าคาร์บอน จะเกิดปฏิกิริยาคายความร้อนซึ่งก่อให้เกิดความร้อนจำนวนมาก หากความดันของก๊าซไม่เหมาะสม จะทำให้เกิดพลาสมาที่รุนแรงได้ง่ายขึ้น
• เมื่อใช้ไนโตรเจนในการตัดสแตนเลส หากความดันอากาศต่ำเกินไปจนไม่สามารถเป่าโลหะหลอมเหลวออกไปได้ทันเวลา ตะกรันจะกระเด็นขึ้นด้านบน เกาะติดกับผนังด้านในของหัวฉีดและทำให้เกิดความร้อนต่อไป ในทางกลับกัน หากความดันอากาศสูงเกินไป อาจทำให้การไหลของอากาศผิดปกติ ซึ่งเอื้อต่อการเกิดพลาสมา
• ความเร็วในการตัด:หากความเร็วช้าเกินไป เลเซอร์จะอยู่ที่ตำแหน่งเดิมนานเกินไป และความร้อนจะสะสมมากเกินไป ซึ่งอาจทำให้เกิดพลาสมาและไหม้หัวฉีดได้ ส่วนหากความเร็วเร็วเกินไป อาจตัดไม่ขาด ทำให้เกิดแสงสะท้อนมากเกินไป
• กำลังเลเซอร์:เมื่อกำลังไฟฟ้าสูงเกินไปและพารามิเตอร์อื่นๆ (เช่น ความเร็วและความดันอากาศ) ไม่สอดคล้องกัน พลังงานจะมากเกินไปและทำให้เกิดพลาสมาได้ง่าย
• ตำแหน่งโฟกัส:ตำแหน่งโฟกัสที่ไม่ถูกต้องจะส่งผลต่อความหนาแน่นของพลังงานและรูปทรงของการตัด ซึ่งจะส่งผลต่อการปล่อยโลหะหลอมเหลวและการก่อตัวของพลาสมา

5. ปัญหาของหัวฉีดเอง

• ความไม่ตรงกันของรุ่น:ขนาดรูหัวฉีดไม่เหมาะสมกับความหนาของแผ่นโลหะที่ตัดและแรงดันแก๊ส ตัวอย่างเช่น การตัดละเอียดด้วยหัวฉีดที่มีรูขนาดใหญ่ อาจทำให้กระแสลมกระจายตัวและประสิทธิภาพในการป้องกันลดลง
• คุณภาพต่ำ/ชำรุด:รูตรงกลางของหัวฉีดไม่กลม มีรอยขรุขระ และผนังด้านในไม่เรียบ ซึ่งจะทำให้การไหลของอากาศไม่เสถียรและเกิดกระแสน้ำวนได้ง่าย ซึ่งไม่เอื้อต่อการระบายความร้อนและการเป่าเศษโลหะ นอกจากนี้ การเสียรูปเล็กน้อยของหัวฉีดหลังจากการชนกับแผ่นโลหะก็อาจทำให้เกิดปัญหานี้ได้เช่นกัน
• การติดตั้งที่ไม่ถูกต้อง:หัวฉีดไม่ได้ขันแน่น หรือแหวนซีลชำรุด ทำให้เกิดการรั่วไหลของก๊าซและทำลายระบบป้องกันม่านก๊าซที่เสถียร

6. สภาพแวดล้อมภายนอกและการชนกัน

• ค่าการสะท้อนแสงของพื้นผิวแผ่นโลหะสูงเกินไป:เมื่อทำการตัดวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูง เช่น อะลูมิเนียมและทองแดง พลังงานเลเซอร์จำนวนมากจะสะท้อนกลับเข้าไปภายในหัวตัดและถูกดูดซับโดยหัวฉีดและที่นั่งกระจก
• การชนกัน:หัวตัดชนกับแผ่นหรืออุปกรณ์ยึด ทำให้หัวฉีดเสียรูปและชิ้นส่วนภายในเคลื่อนที่ ทำลายความตรงแนวแกนเดิมและการปิดผนึกของแสง ก๊าซ และทางเดินน้ำ

สรุปและรายการตรวจสอบวิธีแก้ปัญหา

เมื่อพบปัญหาหัวฉีดร้อนเกินไป แนะนำให้ตรวจสอบตามลำดับต่อไปนี้:

1. หยุดเครื่องจักรเพื่อตรวจสอบทันที:เพื่อป้องกันความเสียหายเพิ่มเติมต่ออุปกรณ์

2. ตรวจสอบระบบระบายความร้อน (สำคัญที่สุด):

• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องทำความเย็นเปิดใช้งานและทำงานตามปกติ
• ตรวจสอบว่าอัตราการไหลและแรงดันของน้ำหล่อเย็นเป็นไปตามข้อกำหนดของอุปกรณ์หรือไม่
• ลองสัมผัสท่อทางเข้าและทางออกเพื่อสังเกตความแตกต่างของอุณหภูมิ หากความแตกต่างของอุณหภูมิน้อย แสดงว่าประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนต่ำ หรือปริมาณการไหลไม่เพียงพอ
• ตรวจสอบคุณภาพน้ำเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีสิ่งเจือปน

3. ตรวจสอบและเปลี่ยนชิ้นส่วนทางแสง:

• ถอดเลนส์ป้องกันออกและตรวจสอบดูว่ามีสิ่งสกปรก รอยไหม้ หรือรอยแตกหรือไม่ ควรทำความสะอาดเลนส์อยู่เสมอ
• ตรวจสอบว่ากระจกปรับโฟกัสอยู่ในสภาพดีหรือไม่

4. ตรวจสอบและเปลี่ยนหัวฉีด:

• ตรวจสอบว่าขนาดรูหัวฉีดที่ใช้งานอยู่เหมาะสมกับงานตัดที่กำลังดำเนินการอยู่หรือไม่
• ตรวจสอบว่ารูด้านในของหัวฉีดเรียบและกลมหรือไม่ และมีร่องรอยการหลอมละลายหรือการอุดตันหรือไม่ จากนั้นจึงเปลี่ยนหัวฉีดใหม่ที่มีคุณภาพสูงเพื่อทดสอบ

5. การปรับพารามิเตอร์กระบวนการตัดให้เหมาะสม:

• ปรึกษาผู้จำหน่ายอุปกรณ์หรือวิศวกรกระบวนการที่มีประสบการณ์เพื่อปรับเทียบกำลังเลเซอร์ ความเร็วในการตัด ชนิดและความดันของแก๊ส ตำแหน่งโฟกัส ฯลฯ ให้เหมาะสมกับชนิดและความหนาของวัสดุ นี่คือหัวใจสำคัญในการแก้ปัญหาความร้อนสูงเกินไปของพลาสมา

6. ตรวจสอบความตรงของแกนและวิธีการติดตั้ง:

• ใช้เครื่องทดสอบการจัดแนวเพื่อตรวจสอบว่าแนวแกนร่วมของเลเซอร์ หัวฉีด และก๊าซมีความแม่นยำหรือไม่
• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าหัวฉีดติดตั้งและขันแน่นอย่างถูกต้อง และแหวนซีลยังอยู่ในสภาพสมบูรณ์

7. สังเกตขั้นตอนการตัด:

• ภายใต้หลักการด้านความปลอดภัย ให้สังเกตประกายไฟขณะตัด ประกายไฟปกติควรพุ่งลงและไปด้านหลัง หากประกายไฟพุ่งขึ้น กระจายออก หรือหยาบและสว่างเกินไป มักหมายความว่าพารามิเตอร์ไม่เหมาะสมและเกิดพลาสมาจำนวนมาก

จากการตรวจสอบอย่างเป็นระบบ ปัญหาความร้อนของหัวฉีดส่วนใหญ่สามารถแก้ไขได้อย่างมีประสิทธิภาพ หากขั้นตอนข้างต้นไม่สามารถแก้ไขปัญหาได้ อาจเป็นไปได้ว่ามีปัญหาทางกลไกหรือทางแสงที่ร้ายแรงกว่าภายในหัวตัด และจำเป็นต้องติดต่อผู้ผลิตอุปกรณ์เพื่อขอรับการบำรุงรักษาจากผู้เชี่ยวชาญ