Як вирішити проблему задирок при лазерному різанні тонких пластин

Поява задирок під час лазерного різання тонких пластин є дуже поширеною проблемою. Зазвичай це не спричинено одним фактором, а є результатом спільного впливу кількох факторів, таких як обладнання, параметри, матеріали та гази. Щоб систематично вирішити цю проблему, ми можемо дотримуватися процесу усунення несправностей від простого до складного та від програмного забезпечення до апаратного забезпечення. Далі ми детально розглянемо конкретні операції та рішення для кожного кроку:

Крок 1: Перевірка та налаштування основних параметрів (найпоширеніша проблемна область)

1. Положення фокуса

• Положення фокуса є одним з найважливіших параметрів, що впливають на якість різання. Неправильне фокусування призведе до того, що енергія не буде концентруватися, що унеможливить ефективне здування шлаку.
• Симптоми: Як занадто високий, так і занадто низький фокус призведуть до прилипання шлаку до дна (задирки).

Рішення:

• Виконайте калібрування фокуса: Спочатку переконайтеся, що фокус вашого обладнання точний. Використовуйте датчик фокусування або функцію автоматичного калібрування.
• Виконайте перевірку фокусування: на заготовці металобрухту виріжте пряму лінію або коло в різних положеннях фокусування (наприклад, від -1 мм до +1 мм, з інтервалом 0,2 мм) та спостерігайте, яке положення має найменше задирок. Для тонких пластин зазвичай рекомендується використовувати негативне розфокусування (тобто фокус знаходиться нижче поверхні пластини, на відстані приблизно від 1/3 до 1/2 товщини пластини), що може утворити ширший розріз та полегшити здування шлаку вниз потоком газу.

2. Допоміжний газ

Тип і чистота газу:

• Різання вуглецевої сталі: Необхідно використовувати кисень. Кисень бере участь у реакції горіння, забезпечуючи додаткову енергію та утворюючи оксид заліза з низькою температурою плавлення, який легко здувається потоком газу. Якщо використовувати повітря або азот, утворюватиметься велика кількість чорних шлакових задирок.
• Різання нержавіючої сталі, алюмінієвих сплавів: необхідно використовувати високочистий азот. Роль азоту полягає у видуванні розплавленого металу та запобіганні окисленню. Якщо чистота азоту недостатня (рекомендовано вище 99,9%) або тиск занадто низький, на дні матеріалу утворюватимуться задирки через окислення та недостатнє охолодження.

Тиск газу:

• Занадто низький тиск: Неможливість ефективно здувати шлак, що призводить до накопичення задирок на дні.
• Занадто високий тиск: для тонких пластин надмірний тиск може створювати вихори на розрізі, послаблюючи ефект видування шлаку та, можливо, спричиняючи шорсткі поверхні різу та навіть важко видаляючі розплавлені грудки.

Рішення:Зверніться до рекомендованих параметрів виробника обладнання залежно від типу та товщини матеріалу та відповідно внесіть точні корективи. Наприклад, під час різання вуглецевої сталі товщиною 1 мм тиск кисню зазвичай становить від 0,8 до 1,2 бар.

3. Швидкість різання та потужність лазера

• Ці двоє повинні ідеально поєднуватися.
• Занадто висока швидкість: Недостатнє енергоспоживання, матеріал не повністю розплавляється та ріжеться, залишаючи на дні суцільні липкі задирки.
• Занадто низька швидкість: надмірне енергоспоживання, що призводить до надмірного плавлення матеріалу, що призводить до шорсткої поверхні різу та навіть утворення важко видаляємих розплавлених грудок.
• Невідповідність потужності: занадто низька потужність еквівалентна занадто високій швидкості, а занадто висока потужність еквівалентна занадто низькій швидкості.

Рішення:

• Виконайте тестування параметрів: зафіксуйте інші параметри та відрегулюйте швидкість різання й потужність, щоб знайти найкраще поєднання «швидкість-потужність». Ідеальний стан різання – це квіткоподібний візерунок, який рівномірно розкидається вниз.

Крок 2: Перевірка стану обладнання та апаратного забезпечення

Якщо коригування параметрів неефективне, потрібно перевірити саме обладнання.

1. Насадка

• Вибір сопла: Використання сопла занадто великого діаметра (наприклад, φ2,0 або більше) не сприяє концентрації потоку газу. Для тонких пластин рекомендується використовувати сопло малого діаметра (наприклад, φ1,0 або φ1,5), яке може генерувати потік газу з вищою швидкістю та мати кращий ефект видування шлаку.
• Стан сопла: Перевірте наявність розбризкувань шлаку, зносу або деформації на отворі сопла. Пошкоджене сопло порушить концентричність та стабільність потоку газу та потребує своєчасної заміни.
• Висота сопла: Відстань між соплом та поверхнею пластини (зазвичай 0,5-1,5 мм) дуже важлива. Занадто висока відстань призведе до розсіювання потоку газу та слабкого ефекту видування шлаку; занадто низька відстань призведе до зіткнення з пластиною та пошкодження сопла.

2.Оптичні лінзи

• Чистота: Якщо захисне дзеркало та фокусувальне дзеркало забруднені, це зменшить потужність лазера, що призведе до зниження ріжучої здатності та утворення задирок. Регулярно очищуйте дзеркала безводним етанолом та лінзовим папером.
• Якість: Перевірте дзеркала на наявність мікроскопічних пошкоджень або старіння покриття, які можуть бути невидимими неозброєним оком. За потреби замініть їх.

3. Лазерний промінь

• Концентричність променя: Центр отвору сопла має бути точно вирівняний з центром лазерного променя. Якщо вони не концентричні, це призведе до асиметричних розрізів, з одного боку гладким, а з іншого – з задирками.
• Метод калібрування: наклейте шар малярної стрічки на передню частину сопла, подайте імпульс і перевірте, чи отвір знаходиться в центрі сопла. Якщо він не по центру, калібрування слід виконати відповідно до інструкції з експлуатації обладнання.
• Стабільність обладнання: Перевірте наявність механічних вібрацій або нещільного кріплення обладнання, оскільки це може вплинути на стабільність різання.

Крок 3: Матеріали та інші фактори

Сам матеріал

• Якість поверхні: Олія, іржа та покриття на поверхні листа можуть ускладнити різання та спричинити задирки. Очистіть лист перед різанням.
• Тип матеріалу: Різні марки та партії матеріалів мають різний склад сплавів та обробку поверхні, що може вплинути на продуктивність різання. Якщо ви не можете різати добре та стабільно, спробуйте іншу партію або марку матеріалу.
• Товщина матеріалу: Переконайтеся, що потужності вашого лазера достатньо для різання потрібної товщини. Недостатня потужність безпосередньо призведе до неповного різання та задирок.

Підсумок та короткий контрольний список усунення несправностей

У разі виникнення проблем із задирками дотримуйтесь цієї послідовності для швидкого усунення несправностей:

1. Спочатку перевірте газ!

• Для різання вуглецевої сталі: використовуйте кисень і перевірте, чи тиск достатній.
• Для різання нержавіючої сталі/алюмінію: використовуйте високочистий азот та перевірте його чистоту та тиск.

2. Далі, налаштуйте фокус!

• Виконайте тест фокусування, щоб знайти оптимальне положення фокусування. Для тонких пластин спробуйте негативне розфокусування.

3. Потім оптимізуйте швидкість та потужність!

• Виконайте тести параметрів, щоб знайти комбінацію «швидкість-потужність» без задирок.

4. Після цього перевірте сопло та оптичний шлях!

• Замініть сопло малого діаметра, яке добре виглядає та відчувається добре.
• Перевірте та почистіть дзеркала.
• Відкалібруйте концентричність сопла та лазерного променя.

5. Нарешті, подумайте про матеріальні питання!

• Очистіть поверхню аркуша або спробуйте інший аркуш для тестування.

Дотримуючись цього систематичного процесу усунення несправностей, можна ефективно вирішити більшість проблем із задирками під час лазерного різання тонких пластин.