Як досягти яскравого, полірованого краю під час лазерного різання сталевих пластин?

Щоб досягти поверхні різу без оксидів, з високим рівнем відбиття (відомої як «різання з блискучою поверхнею») під час лазерного різання сталевих пластин (зазвичай вуглецевої сталі), ключовим є повне запобігання окисленню під час процесу різання.та використовувати точно налаштовані параметри різання, які ретельно видувають розплавлений матеріал. Звичайне повітряне різання утворює шорстку сіру поверхню з шаром оксиду. Щоб досягти блискучої поверхні різу, дотримуйтесь цих ключових кроків і принципів:

Основний принцип

Суть різання з блискучою поверхнею полягає в «різанні плавленням», а не в «різанні окисленням».

Окислювальне різання (звичайне повітря): використання кисню як допоміжного газу призводить до інтенсивної екзотермічної реакції (горіння) заліза та кисню, утворюється велика кількість шлаку оксиду заліза, поверхня різання стає шорсткою, сіро-чорною.

Різання розплавом (дзеркальне різання): як допоміжний газ використовується високочистий азот (N2) або аргон (Ar). Інертний газ ізольований від кисню, лазер плавить лише метал, а газ високого тиску видуває розчин чистого металу для отримання срібної блискучої поверхні без окислення.

Ключові елементи та кроки для досягнення блискучої поверхні різання

1. Допоміжний газ: необхідно використовувати азот високої чистоти

• Вимоги до чистоти: ≥ 99,99% (зазвичай 4 дев'ятки або вище). Недостатня чистота може спричинити слідове окислення, що впливає на якість поверхні.
• Вимоги до тиску: дуже високі. Залежно від товщини пластини, зазвичай потрібен стабільний тиск 15-20 бар (близько 1,5-2,0 МПа) або навіть вище. Потрібно використовувати резервуар з рідким азотом великої потужності або генератор азоту, звичайний повітряний компресор не може цього забезпечити.
• Функція: здування розплавленого металу, охолодження різального шва, ізоляція кисню.

2. Потужність та режим лазера: потрібна висока потужність та високоякісний промінь

• Вимоги до живлення: Для досягнення блискучої поверхні різання зазвичай потрібна вища потужність лазера. Наприклад, різання блискучої поверхні вуглецевої сталі товщиною 6 мм лазером потужністю 4000 Вт буде простішим та ефективнішим, ніж різання звичайних пластин такої ж товщини. Недостатня потужність призведе до занадто низької швидкості різання та накопичення тепла, що вплине на якість.
• Якість променя: одномодовий лазер або квазіодномодовий лазер завдяки більш концентрованій щільності енергії та меншій плямі, що дозволяє різати яскраву поверхню, має переваги, властиві багатомодовому лазеру, може отримати тонший та яскравіший переріз.

3. Параметри різання: точне регулювання

Наступні параметри потребують точної оптимізації відповідно до обладнання та газових умов:

• Швидкість різання: Порівняно з кисневим різанням, швидкість буде значно знижена. Якщо швидкість занадто висока, розплав не буде очищений видувом, і ззаду буде зависати шлак; якщо швидкість занадто низька, підведення тепла буде занадто високим, і пластина може перегрітися та змінити колір.

Вибір та висота форсунки:

• Діаметр сопла: зазвичай вибирають сопло більшого діаметра (наприклад, φ3 мм або φ4 мм), щоб адаптуватися до високого тиску та великого потоку азоту, щоб забезпечити стабільний потік повітря та покриття всієї щілини.
• Висота сопла: Її потрібно точно контролювати, зазвичай трохи вище, ніж під час різання киснем, щоб створити хороший захист повітряною завісою.
• Положення фокуса: Фокус зазвичай встановлюється на поверхні пластини або трохи нижче, і найкраще положення потрібно визначити експериментально, щоб отримати найвужчу та найяскравішу щілину.
• Модуляція пікової потужності/частоти: для деяких товстіших пластин використання відповідного імпульсного режиму різання допомагає контролювати підведення тепла для отримання кращого ефекту блискучої поверхні.

4. Вимоги до Ради директорів

• Очищення поверхні: олія, іржа та покриття на поверхні пластини впливатимуть на ефект різання та повинні бути очищені заздалегідь.
• Однорідний матеріал: Нерівномірний матеріал призводить до нерівномірного блиску.

Короткий опис процесу операції

1. Підготовка:Обов’язково використовуйте високочистий азот та систему подачі газу під високим тиском. Очистіть поверхню листа.

2. Виберіть сопло:Встановіть сопло великого діаметра, придатне для різання азотом під високим тиском (наприклад, φ3 мм).

3. Налаштування параметрів:Виберіть режим «Різання азотом» або «Різання блискучою поверхнею» в програмному забезпеченні керування різанням. Введіть матеріал листа (вуглецева сталь) та товщину.

4. Ключові точки коригування орієнтирів:

• Допоміжний газ був встановлений на N2.
• Тиск газу налаштовується на діапазон високого тиску (наприклад, для вуглецевої сталі товщиною 6 мм спочатку спробуйте з 18 бар).
• Значно зменшити швидкість різання (можливе кисневе різання товщини зі швидкістю від 1/3 до 1/2).
• Відрегулюйте фокус та висоту сопла відповідно.

5. Пробне різання та оптимізація:спочатку використовуйте невеликі графіки або обрізки країв для пробного вирізання. Розділ спостереження:

• Якщо верхня частина світла, то нижня частина має розподілений чорний або висить шлак: можливо, це занадто швидкий або недостатній тиск повітря.
• Якщо вся ділянка жовта або окислена: чистота азоту недостатня або тиск занадто низький, і до нього домішаний кисень.
• Якщо різання непрозоре або шлак сильно прилип: недостатня потужність, занадто швидкий різ або неправильне положення фокуса.

6. Офіційне різання:після завершення оптимізації параметрів, формальне розрізання.

Міркування та обмеження

• Вища вартість:витрачається велика кількість високочистого азоту, швидкість різання повільна, а собівартість одиниці значно вища, ніж при різанні киснем.
• Межа товщини:Ефект блискучої поверхні погіршується зі збільшенням товщини. Зазвичай він найкраще працює на середніх та тонких пластинах з вуглецевої сталі (1-12 мм). Коли товщина пластини перевищує потужність обладнання, важко отримати ідеальну блискучу поверхню.
• Вимоги до обладнання:До потужності лазера, якості променя, стабільності машини та системи подачі газу пред'являються вищі вимоги.
• Основне застосування:використовується для зовнішнього вигляду, зварювання, вимог до якості напилення заготовки, таких як панелі ліфта, прецизійні механічні деталі, деталі зовнішнього вигляду тощо, щоб уникнути подальшого процесу шліфування.

Простіше кажучи, щоб вирізати яскраву поверхню, пам'ятайте про три елементи: азот високого тиску та високої чистоти, високу потужність та хороший промінь, а також параметри точного налаштування на низькій швидкості.Рекомендується отримати таблицю основних параметрів для конкретної моделі та товщини від виробника обладнання та використовувати її як основу для точного налаштування на місці.