Навички лазерного різання яскравих поверхонь

Використання волоконного лазерного різального верстата для різання матеріалів з блискучою поверхнею (таких як дзеркальна нержавіюча сталь, глянцевий алюміній, мідь, латунь тощо) має принципові відмінності та великі переваги порівняно з використанням традиційного CO₂-лазера, але також вимагає спеціальних навичок для отримання найкращих результатів та забезпечення безпеки.

Основний принцип: Довжина хвилі волоконного лазера становить 1,06 мікрона, а коефіцієнт поглинання металевих матеріалів значно вищий, ніж у CO₂-лазера з 10,6 мікронами.Це означає, що волоконний лазер з меншою ймовірністю відбивається, ефективність використання енергії вища, а ризик пошкодження обладнання внаслідок відбиття значно знижується. Але це не означає, що проблем немає.

Нижче наведено методи різання блискучої поверхні, спеціально розроблені для лазерного різального верстата з волоконним різанням:

Основні переваги та передумови

Перш за все, очевидно, що для найпоширенішої нержавіючої сталі 304 з блискучою поверхнею сучасні верстати волоконного лазерного різання зазвичай можуть різати безпосередньо без складної попередньої обробки, як-от CO₂-лазер, а ризик відбиття надзвичайно низький. Складність полягає головним чином у тому, як отримати «бездоганну» поверхню різання, щоб запобігти подряпинам на поверхні та окисленню.

Ключові навички та оптимізація параметрів

1. Вибір газу та контроль тиску (найважливіше)

• Різання азотом/високочистим азотом
• Призначення: Отримання блискучої поверхні ріжучої кромки без окислення, сріблясто-білого або натурального кольору.
• Вимоги до тиску: Потрібен дуже високий тиск повітря (зазвичай > 1,2 МПа або навіть вище). Азот високого тиску може швидко здувати розплавлений метал, запобігаючи його окисленню на поверхні різу та знебарвленню, одночасно охолоджуючи шов різу.
• Вимоги до чистоти: Використовуйте азот чистотою 99,99% або вище, щоб уникнути домішок кисню, які спричиняють окислення та пожовтіння й почорніння поверхні зрізу.
• Кисневе різання:
• Застосовуються лише для досягнення швидкості різання, не звертаючи уваги на шар чорного оксиду на поверхні різання. Для заготовок, яким потрібно підтримувати вигляд «яскравої поверхні», вони зазвичай не використовуються.

2. Вибір форсунки та керування висотою

• Використовуйте двошарову/складову насадку: двошарова насадка (наприклад, високошвидкісна, низькошвидкісна) може формувати стабільніший, агрегований потік повітря, здатність до видалення шлаку сильніша, особливо підходить для різання блискучої поверхні азотом під високим тиском.
• Діаметр сопла: залежно від вибору товщини пластини, зазвичай використовуйте трохи більший діафрагмовий отвір (наприклад, φ2.0, φ3.0), щоб забезпечити достатній потік повітря.
• Положення фокуса: Спробуйте трохи змістити фокус униз (глибше в аркуш), щоб отримати більш вертикальний і плавний розріз.
• Висота скошування: підтримуйте постійну та точну висоту скошування, щоб забезпечити стабільний потік повітря.

3. Оптимізація параметрів лазера

• Потужність: Використання вищої потужності з високою швидкістю може зменшити зону термічного впливу та уникнути надмірного плавлення або пожовтіння ріжучої кромки.
• Частота: Збільшення частоти імпульсів (наприклад, 500-1000 Гц або вище) може зробити лінію різу більш тонкою та гладкою.
• Робочий цикл: налаштуйте відповідний робочий цикл, за умови забезпечення стабільності різання, щоб знайти найкращі параметри обробки.
• Швидкість різання: у разі забезпечення наскрізного різання намагайтеся використовувати вищу швидкість різання, щоб зменшити накопичення тепла.

4. Управління фокусом

• Було проведено тест фокусування, щоб знайти найкраще положення фокуса для матеріалу та товщини блискучої поверхні. Зазвичай злегка негативний фокус (фокус лазера знаходиться всередині пластини) допомагає отримати кращий вертикальний переріз.

Особливі зауваження щодо різних глянцевих матеріалів

дзеркало з нержавіючої сталі:

• Перший захисний елемент поверхні: використання високоякісної спеціальної захисної плівки для лазерного різання! Це найефективніший спосіб запобігти бризкам, що утворюються під час різання, та подряпинам на поверхні дзеркала від поверхні верстата.
• Після розрізання захисну плівку можна легко зняти, щоб отримати гладку поверхню.

Алюміній та алюмінієві сплави (особливо високоглянцеві):

• Ризик відбиття: Відбивна здатність чистого алюмінію та алюмінію з високим вмістом кремнію все ще висока. Хоча ризик нижчий, ніж у CO₂, волоконні лазери надвисокої потужності (наприклад, 10 000 Вт або більше) все одно повинні бути уважними до можливого впливу зворотних відбиттів на внутрішні компоненти волоконної головки під час різання.
• Параметри: Алюміній швидко проводить тепло, вимагає вищої пікової потужності та швидшої роботи. Використовуйте високочистий азот, можливо, знадобиться додати невелику кількість аргону для отримання яскравішого перерізу.
• Зависання шлаку: Різання алюмінію легко призводить до утворення нижнього зависання шлаку, яке необхідно подолати, оптимізуючи тиск повітря та фокус.

мідь та латунь:

• Висока відбивна здатність: Чиста мідь (кукурудза) є одним із металів з найбільшою відбивною здатністю, а також становить небезпеку для волоконних лазерів. Завжди починайте тест з низької потужності.
• Проблема поглинання: Можна використовувати зелений волоконний лазер (довжина хвилі 515 нм). Мідь має дуже високий коефіцієнт поглинання зеленого світла. Це ідеальний вибір для різання міді, але обладнання дороге.
• Латунь: цинк, під час різання утворюються пари цинку, зріз легко чорниться. Потрібен азот під високим тиском та оптимізовані параметри.

Рекомендації з безпеки та експлуатації

1. Перший тест:Для матеріалів з високим коефіцієнтом відбиття (чиста мідь, чистий алюміній) під час першого різання спочатку можна використовувати брухт і перевіряти його за меншої потужності, щоб спостерігати за станом різання та зворотним зв'язком верстата.

2. Перевірка обладнання:Переконайтеся, що лазерна головка вашого різального верстата для волоконного лазера оснащена пристроєм захисту від відблисків (наприклад, ізолятором зворотного відбиття). Більшість сучасних волоконно-оптичних верстатів середньої та високої потужності постачаються зі стандартною комплектацією.

3. Чищення та обслуговування:

• Перед різанням очистіть поверхню матеріалу олією.
• Регулярно перевіряйте та очищуйте сопло, а також захищайте лінзу. Газ під високим тиском під час різання блискучої поверхні може легше піднімати пил та прилипати до лінзи.

4.Бібліотека пробного різання та параметрів:Створіть «бібліотеку параметрів різання яскравої поверхні» для різних матеріалів, різної товщини та різних вимог до поверхні, а також проводите перевірку пробного різання в невеликому масштабі щоразу, коли матеріал замінюється.

Підсумки

Висновок:Для волоконних лазерів суть різання матеріалів з блискучою поверхнею змінилася з «як запобігти пошкодженню від відбиття» на «як оптимізувати процес для отримання ідеальної поверхні різу та захисту зовнішнього вигляду матеріалу». Завдяки поєднанню «точного налаштування параметрів захисної плівки поверхні різу високочистим азотом під високим тиском» можна стабільно та ефективно обробляти високоякісні заготовки з блискучою поверхнею.