Nguyên nhân gây nóng đầu phun của máy cắt trong quá trình cắt laser

Đầu phun máy cắt laser bị nóng nghiêm trọng, thậm chí đỏ rực, thường không chỉ do một nguyên nhân mà là kết quả của nhiều yếu tố. Phần sau sẽ giải thích chi tiết từ các nguyên nhân chính, nguyên nhân phụ và giải pháp.

Lý do chính

Đây là những vấn đề trực tiếp và phổ biến nhất gây ra hiện tượng quá nhiệt vòi phun.

1. Nhiệt plasma/phản xạ

• Cơ chế tạo ra:Khi chùm tia laser được hội tụ vào bề mặt vật liệu kim loại, nó sẽ ngay lập tức làm tan chảy hoặc thậm chí làm bay hơi kim loại. Một loại khí phụ trợ, chẳng hạn như oxy hoặc nitơ, được thổi vào vùng có nhiệt độ cao này. Nếu mật độ năng lượng quá cao hoặc các thông số của khí không phù hợp, kim loại bị bay hơi và bản thân khí sẽ bị ion hóa để tạo thành đám mây plasma nhiệt độ cao (một nhóm khí trung tính về điện với nhiệt độ cực cao).
• Quá trình truyền nhiệt:Lớp plasma này không chỉ hấp thụ và tán xạ năng lượng laser, làm giảm hiệu quả cắt, mà còn phản xạ ngược lên phía bên trong vòi phun. Lượng nhiệt khổng lồ do plasma mang theo sẽ truyền trực tiếp đến thành trong bằng đồng của vòi phun, khiến nhiệt độ tăng cao đột ngột, thậm chí bị cháy đỏ và chảy ra.

2. Lỗi hệ thống làm mát

Các đầu cắt laser hiệu suất cao hiện đại được thiết kế với các kênh làm mát bằng nước bên trong, được sử dụng đặc biệt để tản nhiệt do các vòi phun, đế gương bảo vệ và các bộ phận khác hấp thụ.

Câu hỏi thường gặp:

• Lưu lượng nước làm mát không đủ:Hỏng bơm nước làm mát, ống dẫn nước bị uốn cong, bộ lọc bị tắc nghẽn, v.v.
• Nhiệt độ nước làm mát quá cao:Hiệu quả làm mát của máy làm lạnh không tốt hoặc số lượng sản phẩm lựa chọn quá ít.
• Tắc nghẽn hoặc rò rỉ mạch nước làm mát:Cặn bẩn hoặc tạp chất bên trong làm tắc nghẽn đường dẫn dòng chảy.
• Hệ thống làm mát không được bật:Quên bật máy làm mát trước khi khởi động máy laser.

Nguyên nhân thứ phát và các nguyên nhân khác

Những nguyên nhân này, tuy không trực tiếp như hai nguyên nhân trên, nhưng có thể làm trầm trọng thêm cơn sốt hoặc gây ra các vấn đề riêng lẻ.

3. Sự ô nhiễmlá bị rách hoặc hư hỏngnses

• Nếu gương hội tụ hoặc gương bảo vệ bị nhiễm bẩn (dầu, bụi) hoặc hư hỏng, khả năng truyền ánh sáng và khả năng hội tụ của nó sẽ giảm.
• Một phần năng lượng laser được thấu kính hấp thụ và chuyển hóa thành nhiệt. Nhiệt này được truyền đến đế gương, từ đó làm nóng không khí xung quanh và đế vòi phun.
• Trong trường hợp nghiêm trọng, nhiệt độ thấu kính quá cao có thể gây vỡ.

4. Thiết lập thông số quy trình không chính xác

• Loại khí và áp suất:
• Khi sử dụng oxy để cắt thép cacbon, đó là một phản ứng tỏa nhiệt, bản thân nó tạo ra rất nhiều nhiệt. Nếu áp suất khí không phù hợp, sẽ dễ hình thành plasma mạnh.
• Khi sử dụng nitơ để cắt thép không gỉ, nếu áp suất không khí quá thấp không đủ để thổi bay phần nóng chảy kịp thời, xỉ sẽ bắn lên trên, bám vào thành trong của vòi phun và tiếp tục làm nóng; nếu áp suất không khí quá cao, có thể gây rối loạn luồng khí, tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành plasma.
• Tốc độ cắt:Tốc độ quá chậm, tia laser giữ nguyên vị trí quá lâu, và nhiệt lượng tích tụ quá nhiều, dễ tạo ra plasma và làm cháy đầu phun. Nếu tốc độ quá nhanh, nó có thể không cắt xuyên qua được, dẫn đến ánh sáng phản xạ mạnh hơn.
• Công suất laser:Khi công suất quá cao và các thông số khác (như tốc độ và áp suất không khí) không phù hợp, năng lượng sẽ dư thừa và dễ dàng tạo ra plasma.
• Vị trí lấy nét:Vị trí lấy nét không chính xác sẽ ảnh hưởng đến mật độ năng lượng và hình dạng vết cắt, từ đó ảnh hưởng đến sự phóng điện của vật liệu nóng chảy và sự hình thành plasma.

5. Vấn đề của chính vòi phun

• Không khớp mô hình:Đường kính vòi phun không phù hợp với độ dày của tấm cần cắt và áp suất khí. Ví dụ, việc cắt tinh với vòi phun có đường kính lớn có thể khiến luồng khí bị phân tán và hiệu quả bảo vệ kém.
• Chất lượng kém/hư hỏng:Lỗ trung tâm của vòi phun không tròn, có gờ và thành trong không nhẵn, điều này sẽ gây ra luồng khí không ổn định và dễ hình thành dòng xoáy, không có lợi cho việc tản nhiệt và thổi xỉ. Sự biến dạng nhẹ của vòi phun sau khi va chạm với tấm kim loại cũng có thể gây ra vấn đề này.
• Lắp đặt không đúng cách:Vòi phun không được siết chặt, hoặc vòng đệm bị hỏng, gây rò rỉ khí và phá vỡ khả năng bảo vệ bằng màn chắn khí ổn định.

6. Môi trường bên ngoài và va chạm

• Độ phản xạ bề mặt của tấm quá cao:Khi cắt các vật liệu có độ phản chiếu cao như nhôm và đồng, một lượng lớn năng lượng laser sẽ bị phản xạ ngược trở lại bên trong đầu cắt và được hấp thụ bởi vòi phun và đế gương.
• Va chạm:Đầu cắt va chạm với tấm hoặc đồ gá, làm biến dạng vòi phun và các bộ phận bên trong bị xê dịch, phá hủy tính đồng trục ban đầu và khả năng làm kín của ánh sáng, khí và đường dẫn nước.

Tóm tắt và danh sách giải pháp

Khi gặp sự cố vòi phun bị nóng, nên kiểm tra theo thứ tự sau:

1. Dừng máy ngay lập tức để kiểm tra:Để ngăn ngừa hư hỏng thêm cho thiết bị.

2. Kiểm tra hệ thống làm mát (ưu tiên hàng đầu):

• Hãy xác nhận rằng máy làm lạnh đang hoạt động bình thường.
• Kiểm tra xem lưu lượng và áp suất nước làm mát có đáp ứng yêu cầu của thiết bị hay không.
• Chạm vào các ống dẫn vào và ra và cảm nhận sự chênh lệch nhiệt độ. Nếu chênh lệch nhiệt độ nhỏ, điều đó có nghĩa là hiệu suất trao đổi nhiệt thấp hoặc lưu lượng không đủ.
• Kiểm tra chất lượng nước để đảm bảo không có tạp chất.

3. Kiểm tra và thay thế các linh kiện quang học:

• Tháo lớp kính bảo vệ và kiểm tra xem có bị bẩn, cháy hoặc nứt không. Luôn giữ cho kính sạch sẽ.
• Kiểm tra xem gương hội tụ có hoạt động tốt không.

4. Kiểm tra và thay thế vòi phun:

• Kiểm tra xem đường kính vòi phun hiện đang sử dụng có phù hợp với công việc cắt đang thực hiện hay không.
• Kiểm tra xem lỗ bên trong của vòi phun có nhẵn và tròn không, và có bị hư hỏng do chảy nhựa hoặc tắc nghẽn không. Thay thế bằng một vòi phun mới, chất lượng cao để kiểm tra.

5. Tối ưu hóa các thông số quy trình cắt:

• Hãy tham khảo ý kiến ​​nhà cung cấp thiết bị hoặc kỹ sư quy trình giàu kinh nghiệm để hiệu chỉnh lại công suất laser, tốc độ cắt, loại khí và áp suất, vị trí tiêu điểm, v.v. tùy thuộc vào loại vật liệu và độ dày. Đây là cốt lõi của việc giải quyết vấn đề quá nhiệt plasma.

6. Kiểm tra tính đồng trục và việc lắp đặt:

• Sử dụng thiết bị kiểm tra độ thẳng hàng để kiểm tra xem laser, vòi phun và khí có chính xác về mặt đồng trục hay không.
• Hãy đảm bảo rằng vòi phun được lắp đặt và siết chặt đúng cách, và vòng đệm kín còn nguyên vẹn.

7. Quan sát quá trình cắt:

• Trên cơ sở đảm bảo an toàn, hãy quan sát tia lửa phát ra trong quá trình cắt. Tia lửa bình thường phải hướng xuống và ra phía sau. Nếu tia lửa bắn lên trên, phân tán hoặc quá lớn và sáng, điều đó thường có nghĩa là các thông số không phù hợp và lượng plasma được tạo ra quá lớn.

Thông qua việc điều tra có hệ thống, phần lớn các vấn đề về quá nhiệt vòi phun có thể được giải quyết hiệu quả. Nếu các bước trên không giải quyết được vấn đề, có thể có một vấn đề cơ khí hoặc quang học nghiêm trọng hơn bên trong đầu cắt, và cần liên hệ với nhà sản xuất thiết bị để được bảo trì chuyên nghiệp.