Як можна вирішити проблеми з проколами та дірами під час лазерного різання?

Проколювання та проколоти є дуже поширеними проблемами під час лазерного різання, що являють собою ключові труднощі, що впливають на якість різання, ефективність обробки та безпеку експлуатації. Спочатку давайте уточнимо два поняття:

Пірсинг:Стосується процесу використання лазера для створення початкового отвору в матеріалі перед початком різання. Проблеми зазвичай проявляються у тривалому часі проколювання, низькій ефективності та неповному проколюванні.

Замкова щілина:Неконтрольований стан під час процесу прошивки, що характеризується сильним розбризкуванням розплавленого металу, великою кількістю іскор та задирок, а також потенційним пошкодженням сопла та лінз. Зазвичай це трапляється під час різання товстіших пластин (особливо кисневим полум'ям) або спеціальних матеріалів, таких як оцинкована сталь.

Основний підхід до вирішення: Збалансувати енергетичні витрати.

Чи то перфорація, чи вибух, основною причиною є дисбаланс у перехідній взаємодії між лазерною енергією, газом та матеріалом. Ключ до вирішення цієї проблеми полягає в «контролі», а не в «силовій атаці», тобто в тому, щоб дозволити енергії проникати в матеріал плавно та поступово, замість того, щоб викликати миттєве «вибухання».

Cтрадиційні методи вирішення проблеми неефективної/нестабільної перфорації

1. Оптимізація параметрів перфорації (найпростіших та прямих)

• Зменште потужність перфорації: на початковому етапі використовуйте потужність, нижчу за потужність різання, щоб уникнути надмірного накопичення тепла.
• Покращення частоти імпульсів: використання високочастотної імпульсної перфорації, безперервна енергія розподіляється на низку невеликих енергетичних пакетів, завдяки чому матеріал шар за шаром плавиться, а не відбувається одноразовий вибух газифікації.
• Налаштуйте робочий цикл: зменште робочий цикл (частку часу, протягом якого лазер «увімкнений») для подальшого контролю середньої потужності.
• Збільште час перфорації: дайте достатньо часу для видування шлаку та його поступового проникнення.

2. Впровадити вдосконалений процес перфорації

Ступінчаста перфорація/прогресивна перфорація:Сучасні лазерні різальні машини мають таку функцію.

• Спочатку низька, а потім висока: спочатку використовуйте низьку потужність і високу частоту для попереднього нагрівання та створення невеликого отвору, потім поступово збільшуйте потужність або перемикайте параметри для розширення та проникнення.
• Шарувата перфорація: для товстих пластин встановіть кілька рівнів висоти перфорації, і лазерний фокус залишатиметься на різній глибині, щоб проникати шар за шаром.

Перфорація вибухом. Прогресивна перфорація:

• Перфорація вибухом: для тонких пластин часто використовується азотне різання нержавіючої сталі, що відбувається швидко.
• Прогресивна перфорація: її необхідно використовувати для товстих пластин, вуглецевої сталі або спеціальних матеріалів з киснем, що може ефективно запобігти розриву.

3. Контрольний газ

• Тиск перфорації нижчий за тиск різання: для перфорації використовується нижчий тиск (наприклад, під час різання киснем тиск перфорації встановлюється на рівні 50-70% від тиску різання), щоб запобігти розриву, спричиненому бурхливим горінням кисню високого тиску. Після успішної перфорації перемикаються на високий тиск різання.
• Попередня подача повітря та затримка відключення повітря:

4. Допоміжний процес

• Розпилення рідини для проколу: розпилення спеціальної вибухобезпечної рідини для отворів (або звичайного чорнила для маркерів) у місці перфорації може запобігти розбризкуванню, і ефект буде вражаючим.
• Використання плівки/наклейки: для дзеркальної нержавіючої сталі, алюмінієвої пластини тощо, наклейте захисну плівку, а потім виріжте, це може зменшити відбиття та покращити стабільність перфорації.
• Різання з краю пластини: якщо дозволяє процес, спробуйте різати з краю пластини, щоб повністю уникнути перфорації.

Fзосередження на вирішенні проблеми «розривних дірок»

Прокол є крайнім проявом неконтрольованої перфорації та вимагає більш цілеспрямованої стратегії.

1. Точне налаштування параметрів (для вибухових свердловин)

• Ще більше зменшіть силу проколювання: це найефективніший перший крок.
• Значно збільшити частоту імпульсів: зробити лазерну дію більш «м’якою».
• Значно збільшити час перфорації: забезпечити достатній час для розсіювання енергії та видалення шлаку.
• Спробуйте підняти фокус: встановіть фокус перфорації на 0,5-2 мм вище поверхні матеріалу (конкретне значення потрібно перевірити), щоб діаметр променя був трохи більшим, щільність енергії зменшилася та уникнути невеликого «вибуху».

2. Оптимізація газової стратегії

• Перевірте, чи зменшився тиск перфораційного повітря.
• Для оцинкованих та покритих пластин: розгляньте можливість використання азоту або повітря для перфорації та перейдіть на кисневе різання (за необхідності) після завершення перфорації. Оскільки кисень буде бурхливо реагувати з цинковим шаром, що призведе до розриву отвору.
• Забезпечте чистоту газу: чистота кисню повинна бути вище 99,95%, домішки заважатимуть процесу.

3. Адаптація матеріалів та процесів

• Обробка оцинкованого листа/листа з покриттям: це найбільш постраждала ділянка для вибухоструминного просвердлювання отворів. Окрім вищезазначених газових методів, ви також можете:
• Під час програмування точка перфорації встановлюється в області без покриття або з неглибоким покриттям (наприклад, край аркуша, область, де покриття зрізається першим).
• Якщо дозволяють умови, попередньо обробіть місця перфорації (наприклад, злегка відшліфуйте покриття).
• Кисневе різання товстих пластин: необхідно використовувати прогресивну перфорацію та комбінацію «низька потужність – тривалий час».

SКонтрольний список систематичної перевірки та профілактики

У разі виникнення проблем, вирішуйте проблеми в такому порядку:

Заключні поради з безпеки

У разі серйозного розриву негайно припиніть роботу та перевірте:

1. Захистіть об'єктив:Чи забруднене воно або пошкоджене? Це найпоширеніша втрата.

2. Насадка:Чи заблоковано або пошкоджено шлаком? Потрібно замінити

3. Усередині ріжучої головки:Чи є залишки розпилення? Потрібне професійне очищення.

Підсумовуючи, суть вирішення проблеми перфорації полягає в наступному: для різних матеріалів (особливо оцинкованого листа) відмовитися від універсальної перфорації, застосувати стратегію «поступової» м’якої перфорації та самостійно встановити нижчий тиск перфорації. Починаючи зі стандартної бібліотеки процесів обладнання, можна знайти «золоті параметри» найбільш підходящих сучасних матеріалів шляхом цілеспрямованого тестування та оптимізації параметрів у невеликих кроках.