Cracking the Code: Two Common Types of Dross in Air Negative-Focus Laser Cutting of Carbon Steel

Kirish

Salbiy fokusli sharoitlarda uglerodli po'latni havo bilan lazer bilan kesish jarayonida shlak yopishishi keng tarqalgan muammo hisoblanadi. Bu muammo nafaqat kesish yuzasining sifatiga sezilarli darajada ta'sir qiladi, masalan, pürüzlülük va notekislikka olib keladi, balki shlakni olib tashlash uchun qo'shimcha ishlov berishdan keyingi bosqichlarni talab qilish orqali ishlab chiqarish samaradorligini pasaytiradi. Sanoat ishlab chiqarish stsenariylarida, ayniqsa uglerodli po'latni yuqori aniqlik va yuqori samarali kesishni talab qiladigan ishlab chiqarish jarayonlarida shlak yopishishining mavjudligi xarajatlarning oshishiga va mahsulot raqobatbardoshligining pasayishiga olib kelishi mumkin. Shuning uchun, bu muammoni tushunish va hal qilish katta ahamiyatga ega. Ushbu maqolada shlak yopishishining ikkita keng tarqalgan turi ko'rib chiqiladi, bu sohadagi ishlab chiqaruvchilar va operatorlar uchun chuqur tushunchalar va amaliy yechimlarni taqdim etishga qaratilgan.

1-tur: Pastki qismida uzluksiz, tomchilab turgan burmalar (Dross)

Xususiyatlari

Bu turdagi chiqindi nisbatan katta va uzluksiz shakli bilan ajralib turadi. U kesish qismining pastki chetiga mahkam yopishadi va eritilgan metall munchoqlar qatori sifatida namoyon bo'ladi. Bu munchoqlarning diametri aniq kesish sharoitlariga qarab bir necha millimetrdan undan ham kattaroqgacha o'zgarishi mumkin. Bu uzluksiz va osilib turadigan chiqindi nafaqat kesilgan chetning ko'rinishiga ta'sir qiladi, balki ish qismini keyingi qayta ishlashga ham sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Masalan, aniq ishlab chiqarishda bunday chiqindi qismlarni yig'ishga xalaqit berishi mumkin, bu esa mahsulotning umumiy aniqligini pasaytiradi.

Sabablari

Energiya yetarli emasBu eng asosiy sabab. Salbiy – fokusli kesish fokus nuqtasi plastinka yuzasidan pastda joylashganligini anglatadi, bu esa nuqta diametrining oshishiga va energiya zichligining pasayishiga olib keladi. Agar energiya materialni to'liq bug'lantirish yoki eritish uchun yetarli bo'lmasa, qolgan suyuq metall yordamchi gaz tomonidan to'liq puflab keta olmaydi va shu tariqa pastki qismida kondensatsiyalanib, qoldiq hosil qiladi. Masalan, noto'g'ri lazer quvvati sozlamasi bilan qalin o'lchovli uglerodli po'lat plastinkani kesishda, kesishning pastki qismiga yetadigan energiya material hajmini boshqarish uchun yetarli emas, bu esa qoldiq hosil bo'lishiga olib keladi.

Havo bosimi yetarli emas yoki beqarorHavo kompressori yetarli bosimni ta'minlamasligi yoki havo bosimida sezilarli tebranishlar bo'lishi mumkin. Bu erigan metall suyuqligini yoriqdan uzoqlashtirish uchun yetarli impuls hosil qila olmaslikka olib keladi. Yordamchi gaz sifatida havo azotga nisbatan ancha kam kinetik energiyaga ega bo'lgani uchun, u havo bosimiga yuqori talablarga ega. Eskirgan havo ta'minoti tizimlariga ega ba'zi sanoat ishlab chiqarish liniyalarida beqaror havo bosimi kesish sifatining nomuvofiqligiga olib kelishi mumkin, erigan metallni samarasiz olib tashlash tufayli tez-tez chiqindilar paydo bo'ladi.

Haddan tashqari kesish tezligiPlastinka lazer nuriga nisbatan juda tez harakatlanganda, materialning birlik uzunligiga yutilgan energiya yetarli bo'lmaydi. Natijada, material to'liq kesilmaydi va erigan material uchib ketish uchun yetarli vaqtga ega bo'lmaydi. Tegishli parametrlarni optimallashtirmasdan yuqori tezlikda kesish urinishlarida, ish qismining tez harakatlanishi lazerning ba'zi joylarni o'tkazib yuborishiga olib kelishi mumkin, bu esa kesilmagan yoki qisman kesilgan materialni qoldirib, qattiqlashib, axlatga aylanishiga olib kelishi mumkin.

Noto'g'ri fokus holatiAgar manfiy fokus miqdori juda katta bo'lsa, energiya haddan tashqari tarqaladi. Natijada, kesmaning pastki qismidagi energiya juda yetarli emas, bu esa pastki qismdagi materialni to'liq qayta ishlashni qiyinlashtiradi va oxir-oqibat chiqindilar paydo bo'lishiga olib keladi.

Yechimlar

Lazer quvvatini optimallashtirish:

Quvvatni mos ravishda oshiringLazer quvvatini oshirish energiya sarfini oshirishning eng to'g'ridan-to'g'ri va samarali usuli hisoblanadi. Quvvat plastinka qalinligi va kesish tezligiga mos kelishini ta'minlash juda muhimdir. 5 mm qalinlikdagi uglerodli po'lat plastinka uchun bir qator sinovlardan so'ng, lazer quvvatini 1000 Vt dan 1200 Vt gacha oshirish chiqindi miqdorini sezilarli darajada kamaytirishi mumkinligi aniqlandi.

Fokus holatini sozlang:

Salbiy - fokus miqdorini kamaytiringManfiy fokus miqdorini kamaytirish uchun fokus nuqtasini yuqoriga (plastinka yuzasiga qarab) sozlashga harakat qiling. Bu kesmaning pastki qismidagi energiya zichligini oshirishi mumkin. Eng kam chiqindiga ega fokus nuqtasini topish uchun turli parametrlar bilan -1 mm dan -3 mm gacha bo'lgan manfiy fokus miqdori bilan kesish orqali fokus-pozitsiya jarayoni sinovini o'tkazish mumkin. Masalan, 3 mm qalinlikdagi uglerod po'lat plitani kesish sinovida, -1,5 mm manfiy fokus miqdori minimal chiqindi bilan eng toza kesishga olib kelishi aniqlandi.

Gaz parametrlarini sozlang:

Havo bosimini oshiringHavo bosimi yetarlicha yuqori ekanligiga ishonch hosil qiling. Yupqa plitalar uchun 0,8 – 1,2 MPa bosim talab qilinishi mumkin, qalin plitalar uchun esa undan ham yuqori bosim talab qilinadi. Gaz manbai sof, quruq va bosim barqaror ekanligiga ishonch hosil qilish uchun havo kompressorini va quritish va filtrlash tizimini muntazam ravishda tekshirib turing. Havodagi moy va namlik kabi ifloslantiruvchi moddalar kesish effektiga jiddiy ta'sir ko'rsatishi mumkin. Ishlab chiqarish ustaxonasida nosoz havo bosimi regulyatorini almashtirgandan va yuqori samarali havo quritish filtrini o'rnatgandan so'ng, kesish sifati sezilarli darajada yaxshilandi va chiqindilar ancha kamaydi.

Kesish tezligini pasaytiring:

Tezlikni kerakli darajada kamaytiringKesish tezligini pasaytirish materialga energiyani yutish uchun ko'proq vaqt beradi, bu uning to'liq erib ketishini va uchib ketishini ta'minlaydi. Eng yaxshi muvozanatni topish uchun tezlik va quvvatni muvofiqlashtirish kerak. 8 mm qalinlikdagi uglerodli po'lat plitani kesishda, mos quvvatni saqlab turganda, kesish tezligini 1000 mm/min dan 800 mm/min gacha kamaytirish pastki qismidagi doimiy chiqindilarni samarali ravishda yo'q qilishi mumkin.

2-tur: Pastki qismida mayda, qattiq donador qoldiqlar

Xususiyatlari

Bu turdagi chiqindilar o'zining mayda va qattiq tuzilishi bilan ajralib turadi. U mayda granulalar yoki kukun shaklida ko'rinadi, kesish yuzasiga mahkam yopishadi. Bu donador chiqindilar zarralari odatda birinchi turdagi uzluksiz chiqindilarga nisbatan ancha kichikroq bo'lib, odatda mikrometrdan sub-millimetrgacha bo'ladi. Ularning qattiqligi ularni qayta ishlashdan keyingi jarayonda olib tashlashni qiyinlashtiradi, ko'pincha agressiv mexanik yoki kimyoviy usullarni talab qiladi. Masalan, tozalash uchun oddiy simli cho'tkadan foydalanilganda, donador chiqindilar sirtda qolishi mumkin, bu esa ish qismining umumiy ko'rinishi va sifatiga ta'sir qiladi.

Sabablari

Haddan tashqari material oksidlanishiBu havo yordamida kesishning o'ziga xos xususiyati. Kesish paytida yuqori haroratli muhitda havodagi kislorod uglerod po'lati bilan kuchli reaksiyaga kirishadi. Kimyoviy reaksiyalar asosan Fe + O₂ → FeO/Fe₃O₄/Fe₂O₃ ni o'z ichiga oladi. Hosil bo'lgan oksidlar (asosan temir oksidlari) yuqori erish nuqtalariga va katta yopishqoqlikka ega. Natijada, ular yordamchi gaz tomonidan osongina uchib ketmaydi va qattiq qoldiq hosil qilish uchun kondensatsiyalanadi. Yordamchi gaz sifatida havo bo'lgan qalin devorli uglerod po'lat quvurlarni kesishda ko'p miqdorda yuqori erish nuqtali temir oksidlari hosil bo'ladi, ularni kesish joyidan chiqarib yuborish qiyin, bu esa donador qoldiq hosil bo'lishiga olib keladi.

Haddan tashqari issiqlik kirishiEnergiya yetarli bo'lmaganda birinchi turdagi chiqindilar paydo bo'ladi, ammo odatda yuqori quvvat va past tezlikning kombinatsiyasi natijasida yuzaga keladigan ortiqcha issiqlik miqdori plastinkaning haddan tashqari yonishiga olib kelishi mumkin. Bu ko'p miqdorda yuqori erish nuqtasidagi oksidlarning hosil bo'lishiga olib keladi va chiqindilar muammosini yanada kuchaytiradi. Juda yuqori lazer kuchi va juda sekin kesish tezligi bilan yupqa uglerodli po'lat plitani kesishga urinayotganda, material nafaqat ortiqcha oksidlanishga uchraydi, balki notekis eriydi va bug'lanadi, bu esa kesilgan yuzada donador chiqindilarni qoldiradi.

Nozulning aşınması yoki noto'g'ri joylashishiEskirgan nozullar havo oqimining buzilishiga olib kelishi mumkin, bu uning tirqishga nosimmetrik va vertikal ravishda kirishiga to'sqinlik qiladi. Agar nozullar markazi lazer nuri bilan koaksial bo'lmasa, gazning puflash qobiliyati pasayadi va erigan shlakni samarali ravishda olib tashlash mumkin emas. Nozullar uzoq vaqt davomida almashtirilmasdan ishlatiladigan ishlab chiqarish liniyasida eskirgan nozullar havo oqimining optimal yo'nalishdan chetga chiqishiga olib keladi, natijada shlaklarni samarasiz olib tashlash natijasida kesish yuzasida donador qoldiqlar to'planadi.

Yechimlar

Kesish tezligi va quvvatining mosligini optimallashtiring:

"Yuqori tezlik, o'rtacha quvvat" strategiyasini qo'llangTo'liq kirishni ta'minlash sharti bilan, tezlikni mos ravishda oshirish va quvvatni kamaytirish materialning yuqori haroratli zonada qolish vaqtini qisqartirishi va shu bilan ortiqcha oksidlanish reaksiyasini yumshatishi mumkin. Bu yondashuv birinchi turdagi chiqindilar uchun yechimga ziddir va ehtiyotkorlik bilan tuzatishni talab qiladi. 2 mm qalinlikdagi uglerodli po'lat plitalar uchun kesish tezligini 1500 mm/min dan 1800 mm/min gacha oshirish, shu bilan birga quvvatni 800 Vt dan 700 Vt gacha kamaytirish donador chiqindilar hosil bo'lishini samarali ravishda kamaytirishi mumkin.

Gaz parametrlarini sozlash (strategik o'zgarishlar):

Yupqa plitalar uchun havo bosimini biroz pasaytirishga harakat qilingHaddan tashqari yuqori havo bosimi shlakni puflab yuborish o'rniga oksidlanish reaksiyasini kuchaytirishi mumkin. Shlakni puflab yuborish mumkinligini ta'minlab, pastroq havo bosimidan foydalanish tavsiya etiladi. 1 mm qalinlikdagi uglerodli po'lat plitani kesish sinovida, boshqa parametrlarni barqaror saqlagan holda, havo bosimini 1,0 MPa dan 0,8 MPa gacha kamaytirish, kamroq donador chiqindilar bilan toza kesishga olib keladi.

Gazning tozaligini ta'minlangFaqat quruq va yog'siz siqilgan havo ishlatilishi kerak. Namlik erigan metallni tezda sovutib, oksidlanishni kuchaytirishi mumkin, moyning ifloslanishi esa linzalarni ifloslantirishi va kesish sifatiga ta'sir qilishi mumkin. Havo ta'minoti tizimiga yuqori samarali havo quritish va moy filtrlash moslamalarini o'rnatish havoning tozaligini ta'minlashi, kesish sifatini sezilarli darajada yaxshilashi va chiqindilarni kamaytirishi mumkin.

Naychani tekshiring va almashtiring:

Nozulning holatini tekshiring: Naychani muntazam ravishda aşınma, deformatsiya yoki shlak tiqilib qolishini tekshirib turing. Eskirgan nozullar darhol almashtirilishi kerak. Ishlab chiqarish ustaxonasida har 50 soatda nozullarni rejali tekshirish nozul muammolari tufayli yuzaga keladigan chiqindilarning oldini olishi mumkin.

Nozul markazini kalibrlang: Naycha teshigining markazi lazer nuri bilan to'liq mos kelishini ta'minlash uchun tekislash qog'ozi yoki maxsus tekislash vositalaridan foydalaning. Bu havo oqimining to'g'ri yo'nalishini ta'minlashda muhim qadamdir. Professional noycha-tekshirish vositasidan foydalangandan so'ng, kesish sifati sezilarli darajada yaxshilanadi, optimallashtirilgan havo oqimi yo'nalishi tufayli donador chiqindilar sezilarli darajada kamayadi.

Qoplangan plitalardan foydalaning:

Agar ishlov berish shartlari imkon bersa, galvanizli plitalar kabi qoplangan po'lat plitalardan foydalaningQoplama ba'zan kesish jarayonida ma'lum bir "oqim - yordamchi" rol o'ynashi yoki shlakning xususiyatlarini o'zgartirishi mumkin, bu esa chiqindilarni olib tashlashni osonlashtiradi. Biroq, bu asosiy yechim emas. Galvanizli uglerodli po'lat plitalarni kesishda rux qoplamasi eritilgan metall va oksidlanish mahsulotlari bilan shlakning xususiyatlarini o'zgartiradigan tarzda reaksiyaga kirishishi va uni kesish yuzasidan olib tashlashni osonlashtirishi mumkin.

Muammolarni tezda bartaraf etish bosqichlari

Uskuna tekshiruvi

Himoya linzalariHimoya linzasining toza va shikastlanmaganligini muntazam ravishda tekshirib turing. Kirli yoki shikastlangan linza lazer energiyasini sezilarli darajada pasaytirishi mumkin, bu esa kesish sifatining nomuvofiqligiga va shlakning yopishishini kuchaytirishiga olib keladi. Agar ifloslantiruvchi moddalar aniqlansa, linzani tegishli tozalash vositalari va asboblari yordamida ehtiyotkorlik bilan tozalang.

Nozul: Naychani aşınma, deformatsiya yoki tiqilib qolish belgilari bor-yo'qligini tekshiring. Ichki diametri kattalashgan yoki notekis bo'lgan eskirgan naycha havo oqimining optimal yo'nalishdan chetga chiqishiga olib kelishi mumkin, bu esa shlakni puflash qobiliyatini susaytiradi. Agar biron bir muammo aniqlansa, naychani darhol almashtiring. Bundan tashqari, naychaning o'lchami ma'lum bir kesish vazifasi uchun to'g'ri ekanligiga ishonch hosil qiling, chunki noto'g'ri o'lchamdagi naycha ham shlak muammolariga olib kelishi mumkin.

Havo bosimiHavo bosimi belgilangan qiymatga yetganini va kesish jarayonida barqaror qolganligini tekshiring. Havo bosimini aniq kuzatib borish uchun ishonchli bosim o'lchagichni o'rnating. Havo bosimining tebranishlari eritilgan metallning barqaror olib tashlanishiga xalaqit berishi va natijada shlak hosil bo'lishiga olib kelishi mumkin. Agar bosim yetarli bo'lmasa yoki beqaror bo'lsa, muammoning manbasini aniqlash va hal qilish uchun havo ta'minoti tizimini, shu jumladan havo kompressorini, quvurlarni va klapanlarni tekshiring.

Gaz manbaiGaz manbai quruq va toza ekanligiga ishonch hosil qiling. Havodagi namlik erigan metallni tezda sovutib, oksidlanish va qattiq shlak hosil bo'lishiga yordam beradi. Yog 'ifloslanishi nafaqat linzalarni ifloslantirishi, balki kesish paytida kimyoviy reaksiyalarga ham ta'sir qilishi mumkin, bu esa sifatsiz kesishlarga olib keladi. Havoning tozaligini kafolatlash uchun havo ta'minoti tizimiga yuqori samarali havo quritish va moy filtrlash moslamalarini o'rnating.

Fokusni optimallashtirish

Fokuslash holatini aniqlash jarayonini sinovdan o'tkazish juda muhimdir. Ushbu sinov kesilayotgan material va qalinlik uchun optimal fokuslash holatini aniqlashga yordam beradi. Turli materiallar va qalinliklar minimal shlak yopishishi bilan eng yaxshi sifatli kesishlarga erishish uchun turli fokuslash sozlamalarini talab qiladi.

Usul turli xil salbiy fokusli miqdorlar bilan bir qator sinov kesishlarini bajarishni o'z ichiga oladi, odatda salbiy fokusli sharoitlarda havo bilan uglerod po'latini kesish uchun - 1 mm dan - 3 mm gacha. Sinov paytida kesish sifatini, ayniqsa shlakning yopishish miqdori va turini diqqat bilan kuzatib boring. Eng kam miqdordagi shlak, silliq kesish yuzasi va materialning to'liq kirib borishiga olib keladigan fokus holati optimal sozlama hisoblanadi. Shunga o'xshash materiallar va qalinliklarni kesishda kelajakda ma'lumot olish uchun ushbu optimal fokus holati qiymatlarini yozib oling.

Quvvat va tezlikni sozlash

Doimiy, tomchilab turgan axlat uchun: Agar shlak pastki qismida uzluksiz, tomchilab turgan burmalar shaklida bo'lsa, ustuvor vazifa lazer quvvatini oshirish yoki kesish tezligini pasaytirishdir. Quvvatni to'g'ridan-to'g'ri oshirish kesish jarayoniga ko'proq energiya qo'shadi, bu materialning to'liq erishini va bug'lanishini ta'minlaydi. Tezlikni pasaytirish materialga lazer energiyasini yutish uchun ko'proq vaqt beradi, bu esa to'liq kesish va erigan metallni samarali olib tashlashni osonlashtiradi. Biroq, bu parametrlarni sozlashda, haddan tashqari qizib ketish yoki haddan tashqari oksidlanish kabi boshqa mumkin bo'lgan muammolarning oldini olish uchun muvozanatni saqlash juda muhimdir.

Yupqa, qattiq donador qoldiq uchunMayin, qattiq donador qoldiqlar bilan ishlashda strategiya kesish tezligini oshirish yoki quvvatni mos ravishda kamaytirishdir. Tezlikni oshirish materialning yuqori haroratli zonada bo'lish vaqtini qisqartiradi va oksidlanish darajasini kamaytiradi. Quvvatni kamaytirish ortiqcha issiqlik kirishining oldini olishga yordam beradi, bu esa ko'p miqdorda yuqori erish nuqtali oksidlarning hosil bo'lishiga olib kelishi mumkin. Tezlik va quvvat kombinatsiyasini optimallashtirish orqali donador qoldiqlarning hosil bo'lishini samarali ravishda kamaytirish mumkin.

Xulosa

Uglerodli po'latni havo salbiy - fokusli kesishda shlak yopishishi muammosi murakkab bo'lib, unga energiya sarfi, gaz parametrlari va apparat sharoitlari kabi bir qancha omillar ta'sir qiladi. Shlak yopishishining ikkita keng tarqalgan turi - uzluksiz, tomchilab turuvchi burmalar va mayda, qattiq donador qoldiqlar uchun turli sabablar va tegishli yechimlar o'rganilgan. Amaliy ishlab chiqarishda parametrlarni doimiy ravishda sinab ko'rish va optimallashtirish juda muhimdir. Himoya linzalari va nasadka kabi apparat komponentlarini muntazam ravishda tekshirish va gaz manbaining barqarorligi va sofligini ta'minlash asosiy qadamlardir. Fokus - pozitsiya sinovlari orqali optimal fokus sozlamalarini aniqlash mumkin. Bundan tashqari, shlak yopishishi turiga qarab lazer kuchi va kesish tezligini muvofiqlashtirilgan sozlash juda muhimdir. "Issiqlikni oshirish uchun oksidlanish reaksiyasidan foydalanish" va "yuqori erish nuqtasi shlaklarini hosil qilishning haddan tashqari oksidlanishining oldini olish" o'rtasidagi muvozanatga erishish orqali zamonaviy sanoat ishlab chiqarishi talablariga javob beradigan yuqori sifatli va samarali uglerodli po'lat kesishni amalga oshirish mumkin.

Nashr vaqti: 2025-yil 19-noyabr