Làm thế nào để giải quyết vấn đề thủng tấm dày có cặn ảnh hưởng đến quá trình cắt?

Khi cắt laser các tấm kim loại dày, cặn (xỉ) sinh ra do quá trình đục lỗ ảnh hưởng đến chất lượng cắt, đây là một vấn đề phổ biến nhưng có thể tối ưu hóa được. Những cặn này thường do kiểm soát năng lượng không đúng cách trong quá trình đục lỗ, sự không phù hợp của các thông số khí hoặc các thông số quy trình không hợp lý gây ra. Sau đây là các giải pháp hệ thống và các khuyến nghị tối ưu hóa:

tối ưu hóa quy trình đục lỗ

1. Sử dụng phương pháp đục lỗ nhiều lớp (đục lỗ liên tiếp)

• Đối với các tấm dày (ví dụ: > 15mm), nên tránh sử dụng phương pháp đục lỗ với công suất đỉnh cao một lần, thay vào đó nên sử dụng phương pháp tăng công suất theo từng bước hoặc đục lỗ theo từng đoạn để xuyên thấu vật liệu dần dần và giảm hiện tượng bắn tóe xỉ.
• Phương pháp vận hành: Cài đặt thông số “đục lỗ từng đoạn” trong phần mềm cắt, trước tiên làm nóng sơ bộ với công suất thấp, sau đó tăng dần công suất để xuyên thấu.

2. Điều chỉnh các thông số đục lỗ

• Giảm công suất cực đại và kéo dài thời gian đục lỗ:Giảm hiện tượng bắn tóe vật liệu nóng chảy do sự bùng phát năng lượng tức thời.
• Tăng tần suất đục lỗ (chu kỳ làm việc):Kiểm soát nhịp độ phát năng lượng xung laser để tránh hiện tượng nóng chảy quá mức.
• Ví dụ về tham chiếu thông số (sử dụng thép carbon 20mm làm ví dụ):
• Công suất: 1000-1500W (có thể điều chỉnh tùy theo công suất thiết bị)
• Thời gian đục lỗ: 1,5-3 giây
• Tần số xung: 200-500Hz
• Áp suất khí phụ trợ: điều chỉnh theo từng giai đoạn (xem bên dưới)

Điều khiển khí phụ trợ

1. Tối ưu hóa loại khí và áp suất

• Thép cacbon: Khí oxy (O₂) được sử dụng làm khí phụ trợ, nhưng áp suất cần được kiểm soát. Ở giai đoạn khoan, có thể sử dụng áp suất thấp hơn (0,5-1 bar) trước, sau đó chuyển sang áp suất cắt cao hơn (1,5-2,5 bar) sau khi xuyên thủng để tránh phản ứng quá mức của oxy tạo ra lượng xỉ lớn.
• Thép không gỉ/thép hợp kim: sử dụng nitơ (N₂) hoặc không khí, sử dụng áp suất trung bình và thấp (6-10 bar) để đục lỗ, và chuyển sang cắt bằng nitơ tinh khiết cao áp suất cao sau khi xuyên thủng.

2. Trì hoãn cung cấp khí đốt và ngừng cung cấp sớm

• Chuyển đổi loại khí trước khi hoàn thành việc khoan: chuyển sang các thông số khí dùng cho việc cắt khi quá trình xuyên thủng sắp hoàn tất để giúp thổi bay xỉ trong lỗ khoan.
• Tăng thời gian thổi khí trước khi khoan: thổi 0,5-1 giây trước khi khoan để làm sạch khu vực lỗ và làm mát vật liệu xung quanh.

Vị trí lấy nét và điều chỉnh vòi phun

1. Vị trí lấy nét

• Khi đục lỗ, hãy sử dụng độ lệch tiêu cự tương đối âm (tiêu điểm nằm dưới bề mặt tấm thép) để tăng khẩu độ và tạo điều kiện thuận lợi cho việc thoát xỉ. Ví dụ, đối với thép carbon 20mm, có thể đặt điểm tiêu cự ở độ sâu 3-5mm dưới bề mặt.
• Sau khi xuyên thấu, điều chỉnh tiêu cự đến vị trí tối ưu nhất theo yêu cầu cắt.

2. Lựa chọn và chiều cao vòi phun

• Sử dụng vòi phun có đường kính lớn hơn (ví dụ: φ2.0-φ3.0mm) để tăng cường độ bao phủ của khí và thúc đẩy quá trình thải xỉ.
• Hãy đảm bảo chiều cao của vòi phun ở mức vừa phải (thường là 1,0-2,0mm) để tránh hiện tượng khuếch tán khí do quá cao và hư hỏng do bắn phá vật liệu do quá thấp.

Quy trình và kỹ năng lập trình

1. Lỗ chì đã được khoan sẵn

• Đối với các tấm có độ dày cực lớn (ví dụ: > 30mm), có thể khoan trước các lỗ dẫn hướng đường kính nhỏ bằng máy, sau đó bắt đầu cắt laser từ các lỗ dẫn hướng để tránh đục thủng trực tiếp.

2. Đặt độ lệch điểm đục lỗ

• Khi lập trình, hãy đặt điểm đục lỗ lệch khỏi đường viền thực tế khoảng 1-2mm, sau đó di chuyển từ điểm lệch đó đến đường viền trong quá trình cắt để tránh tích tụ cặn.

3. Tối ưu hóa đường cắt

• Các lỗ thủng hình xoắn ốc hoặc các điểm bắt đầu cắt hình tròn được sử dụng để phân tán xỉ đến khu vực không cắt.

Kiểm tra thiết bị và bảo trì

1. Trạng thái laser

• Kiểm tra xem công suất đầu ra có ổn định không, đảm bảo thấu kính/gương bảo vệ sạch sẽ và tránh hiện tượng thủng không đủ do suy giảm năng lượng.

2. Độ tinh khiết và lưu lượng khí

• Hãy đảm bảo độ tinh khiết của khí (đặc biệt là nitơ/oxy) và thường xuyên kiểm tra xem đường dẫn khí có bị tắc nghẽn hoặc rò rỉ hay không.

3. Vòi phun được căn chỉnh thẳng hàng với bộ phận quang học.

• Thường xuyên hiệu chỉnh độ đồng tâm của vòi phun và chùm tia laser để đảm bảo tính đối xứng của dòng khí.

Vật liệu và các yếu tố môi trường

1. Xử lý bề mặt tấm

• Làm sạch lớp gỉ sét, vết dầu mỡ hoặc lớp phủ trên bề mặt tấm trước khi cắt để giảm thiểu sự tham gia của tạp chất trong phản ứng.

2. Độ phẳng của tấm

• Hãy đảm bảo tấm kim loại phẳng và tránh các khe hở gây rò rỉ khí và phản xạ năng lượng.

Đề xuất quy trình gỡ lỗi tham số

1. Trước tiên, hãy cố định các thông số khác, điều chỉnh dần thời gian và công suất đục lỗ, quan sát lượng xỉ sinh ra và tìm điểm cân bằng.

2. Ghi lại các thông số tối ưu hóa và thiết lập cơ sở dữ liệu quy trình cho các loại vật liệu/độ dày khác nhau.

3. Thử nghiệm và kiểm chứng: Một số thử nghiệm đục lỗ được thực hiện trên vật liệu phế thải để xác nhận rằng xỉ đã được giảm kích thước trước khi cắt chính thức.

Tóm tắt: Kiểm tra nhanh các điểm chính

Thông qua việc điều chỉnh toàn diện như trên, lượng cặn sau khi đục lỗ trên tấm dày có thể được giảm đáng kể, đồng thời chất lượng và hiệu quả cắt cũng được cải thiện. Nếu vấn đề vẫn tiếp diễn, nên liên hệ với nhà sản xuất thiết bị để được kiểm tra phần cứng hoặc hỗ trợ quy trình.