Mất đầu phun của máy cắt laser: một số trường hợp thường gặp

Trong cắt laser sợi quang, vòi phun là một bộ phận tiêu hao cực kỳ quan trọng và dễ hư hỏng. Hư hỏng vòi phun ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cắt, lượng khí tiêu thụ và chi phí sản xuất. Hư hỏng vòi phun thường gặp chủ yếu xảy ra trong một số trường hợp sau:

Tác động vật lý và sự hao mòn (Đây là nguyên nhân phổ biến và trực tiếp nhất gây ra sự hao mòn.)

1. Va chạm với tấm kim loại:Trong quá trình cấp phôi và dập cắt, đột lỗ (đặc biệt là hiện tượng bắn tóe xỉ trong quá trình phun cát và đột lỗ tấm dày), hoặc định vị/tìm cạnh của máy công cụ, mặt cuối của vòi phun tác động trực tiếp lên tấm phôi, dẫn đến biến dạng, trầy xước hoặc khuyết tật.

2. Va chạm với vật cố định:Trong quá trình di chuyển đầu cắt, do lập trình đường đi sai hoặc hiện tượng trôi điểm 0 của máy công cụ, vòi phun có thể va chạm với đồ gá.

3. Độ bền lâu dài:Ngay cả khi không có va chạm mạnh, trong quá trình cắt tốc độ cao kéo dài, dòng khí cắt tốc độ cao (đặc biệt là với các hạt kim loại nhỏ) sẽ liên tục làm mài mòn thành trong của vòi phun, dẫn đến sự giãn nở dần của lỗ phun, làm biến dạng hình tròn, ảnh hưởng đến trường dòng khí.

Hậu quả:Luồng khí cắt bị rối loạn, dẫn đến bề mặt cắt thô ráp, xỉ bám dính, bavia nhiều ở đáy, thậm chí không thể cắt xuyên qua.

Hiện tượng bắn tóe xỉ và tắc nghẽn

Trong quá trình cắt, kim loại nóng chảy bắn tung tóe sẽ bám vào thành trong hoặc mặt cuối của vòi phun.

1. Độ bám dính thành trong:Khi cắt tôn mạ kẽm, thép không gỉ hoặc tôn phủ, xỉ nhớt sinh ra dễ bắn tung tóe và bám vào thành trong của lỗ vòi phun, tích tụ dần làm giảm kích thước lỗ và gây ra luồng khí không đối xứng.

2. Độ bám dính mặt cuối:Xỉ tích tụ trên mặt dưới của vòi phun, làm thay đổi khoảng cách từ vòi phun đến tấm (chiều cao vòi phun) và ảnh hưởng đến hiệu ứng động lực học khí.

3. Tắc nghẽn hoàn toàn:Trong trường hợp nghiêm trọng, xỉ có thể làm tắc nghẽn hoàn toàn vòi phun, làm gián đoạn luồng khí, dẫn đến việc cắt bị hỏng ngay lập tức và có thể làm cháy vòi phun.

Hậu quả:Cắt không ổn định, chất lượng sản phẩm kém, thường xuyên phải tạm dừng vệ sinh, làm giảm hiệu quả sản xuất.

Tổn thương do nhiệt và sự bào mòn

1. Phương pháp cắt bỏ bằng nhiệt độ cao:

• Phương pháp cắt xuyên thủng: Khi xuyên qua các tấm dày, tia laser công suất cao tác động vào một điểm trong thời gian dài, tạo ra nhiệt lượng cực cao và làm bắn ngược kim loại nóng chảy, trực tiếp cắt bỏ bề mặt đáy của vòi phun và mép của lỗ bên trong.
• Khắc plasma: Khi các thông số cắt (như áp suất khí, công suất, tốc độ) không phù hợp, một đám mây plasma hơi kim loại có nhiệt độ và mật độ cao có thể hình thành phía trên vết cắt. Đám mây plasma sẽ hấp thụ năng lượng laser và lan lên trên, trực tiếp khắc vào bên trong vòi phun, gây ra hư hỏng không thể phục hồi.

2. Biến dạng nhiệt:Khi hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao trong thời gian dài, vật liệu chế tạo vòi phun có thể bị thay đổi cấu trúc vi mô hoặc biến dạng, đặc biệt là đối với vòi phun chất lượng kém.

Hậu quả:Khi lỗ phun trở nên lớn hơn hoặc có hình dạng bất thường, khả năng tập trung khí bị giảm vĩnh viễn, và khả năng cắt bị giảm mạnh.

Lắp đặt và sử dụng không đúng cách

1. Việc lắp đặt không theo phương thẳng đứng/lỏng lẻo:Vòi phun không được siết chặt hoặc không đồng tâm với đầu cắt, dẫn đến rò rỉ khí và trường dòng chảy lệch tâm. Độ lỏng nhẹ cũng sẽ làm tăng mài mòn do rung động khi cắt.

2. Chọn sai loại hoặc kích thước vòi phun:

• Sự không phù hợp về khẩu độ: Sử dụng vòi phun có khẩu độ lớn để cắt các tấm mỏng (áp suất khí không đủ, phân tán năng lượng), hoặc sử dụng vòi phun có khẩu độ nhỏ để cắt các tấm dày (lưu lượng khí không đủ, khả năng thải xỉ kém).
• Sai loại: Việc sử dụng vòi phun hai lớp khi chỉ dùng vòi phun một lớp sẽ ảnh hưởng đến độ ổn định khi cắt và khả năng chống phản xạ của các vật liệu có độ phản xạ cao (như nhôm và đồng).

3. Lỗi cài đặt thông số cắt:

• Áp suất không khí quá cao/quá thấp: Áp suất không khí quá cao có thể gây nhiễu loạn luồng không khí, áp suất quá thấp không thể xả xỉ và làm mát hiệu quả.
• Cài đặt chiều cao vòi phun không phù hợp (trục Z): quá gần tấm dễ gây va chạm, quá xa thì hiệu quả bảo vệ khí kém.

sự nhiễm bẩn và ăn mòn

1. Ô nhiễm khí thải:Việc sử dụng khí cắt (oxy, nitơ, không khí) không tinh khiết, chứa dầu, hơi ẩm hoặc các hạt rắn, những chất gây ô nhiễm này sẽ tích tụ trong vòi phun hoặc gây ăn mòn vòi phun.

2. Bụi trong môi trường:Lượng bụi trong xưởng khá lớn, bụi bị hút vào đầu cắt và bám vào vòi phun và thấu kính.

Làm thế nào để giảm mài mòn vòi phun và kéo dài tuổi thọ?

1. Quy trình vận hành tiêu chuẩn:

• Thực hiện các quy trình xác định vị trí và độ cao bằng âm thanh để đảm bảo khoảng cách an toàn.
• Sử dụng công suất và chiều cao nổ hợp lý (nếu có) trong quá trình khoan.
• Hãy thao tác nhẹ nhàng, sử dụng dụng cụ chuyên dụng và đảm bảo siết chặt và căn chỉnh đúng vị trí trong quá trình lắp đặt.

2. Tối ưu hóa các thông số quy trình:

• Dựa vào vật liệu và độ dày, hãy lựa chọn loại vòi phun và kích thước lỗ phun một cách khoa học (nguyên tắc chung: lỗ nhỏ cho tấm mỏng, lỗ lớn cho tấm dày; một lớp dùng để cắt bằng oxy, hai lớp dùng để cắt bằng nitơ).
• Tối ưu hóa sự kết hợp giữa áp suất khí, công suất, tốc độ, chiều cao vòi phun và các thông số khác để tránh tạo ra quá nhiều xỉ và plasma.

3. Tăng cường bảo trì:

• Kiểm tra định kỳ: kiểm tra mặt đầu vòi phun và lỗ phun sau mỗi ca làm việc hoặc khi thay đổi vật liệu, và sử dụng thanh định tâm (dụng cụ định tâm) để đảm bảo độ đồng tâm.
• Vệ sinh định kỳ: sử dụng dụng cụ vệ sinh đầu vòi chuyên dụng và các vật liệu mềm (như tăm gỗ, vải không dệt) để làm sạch lỗ bên trong và mặt cuối, tuyệt đối không được dùng dụng cụ kim loại để cạo mạnh.
• Thay thế kịp thời: khi phát hiện vòi phun có hư hỏng rõ ràng (vết lõm, hình bầu dục, thành trong thô ráp), hoặc chất lượng cắt không ổn định, cần phải thay thế ngay lập tức.

4.An ninh môi trường làm việc:

• Sử dụng khí cắt khô, độ tinh khiết cao.
• Giữ cho khu vực cắt và tấm giấy tương đối sạch sẽ.
• Đảm bảo độ ổn định của ray dẫn hướng máy công cụ và giảm rung lắc của đầu cắt.

Bản tóm tắt:Tổn thất đầu phun là kết quả của sự kết hợp nhiều yếu tố. Thông qua vận hành tiêu chuẩn hóa, tối ưu hóa quy trình, bảo trì tốt và lựa chọn vật tư tiêu hao chất lượng cao, tổn thất bất thường có thể được giảm thiểu, chi phí sản xuất có thể được kiểm soát hiệu quả trong khi vẫn đảm bảo chất lượng cắt.