Nguyên nhân nào gây ra hiện tượng xỉ bám dính và tắc nghẽn vòi phun trong quá trình cắt laser?

Hiện tượng tắc nghẽn vòi phun do xỉ trong quá trình cắt laser là một vấn đề thường gặp, thường do sự kết hợp của nhiều yếu tố. Sau đây là những nguyên nhân chính và phân tích hệ thống:

Phân tích nguyên nhân cốt lõi

1. Vấn đề khí phụ trợ

• Áp suất không khí không đủ: Áp suất khí không đủ để thổi bay xỉ một cách hiệu quả, khiến xỉ bắn tung tóe lên trên và bám vào thành trong của vòi phun.
• Khí không tinh khiết/sai loại: Khi cắt thép không gỉ hoặc nhôm bằng khí nén có chứa hơi ẩm hoặc tạp chất, rất dễ xảy ra phản ứng oxy hóa và tạo thành xỉ nhớt. Không sử dụng oxy khi cắt thép cacbon (hỗ trợ cháy), hoặc không sử dụng nitơ tinh khiết cao khi cắt thép không gỉ/nhôm (bảo vệ chống oxy hóa).
• Luồng khí không ổn định: hệ thống cung cấp khí bị rò rỉ, đường ống quá dài hoặc van điều chỉnh áp suất khí bị hỏng.

2. Các thông số vật liệu và quy trình không khớp nhau

Các vấn đề về vật chất:

• Bề mặt bị phủ lớp, rỉ sét hoặc dính dầu mỡ.
• Thành phần vật liệu không đồng đều (ví dụ: hàm lượng silic cao trong hợp kim nhôm).
• Tấm kim loại này quá dày và vượt quá giới hạn cho phép của thiết bị.

Thiết lập thông số không chính xác:

• Công suất quá thấp/tốc độ quá chậm: lượng năng lượng đầu vào không đủ, vật liệu bay hơi không hoàn toàn, tạo thành xỉ nhớt.
• Sai lệch vị trí lấy nét: Vị trí lấy nét quá cao hoặc quá thấp, dẫn đến mật độ năng lượng không đủ và khả năng cắt không hiệu quả.
• Thông số khoan sai: xỉ bắn tóe nghiêm trọng trong quá trình khoan, không áp dụng phương pháp khoan từng bước hoặc bảo vệ trì hoãn.

3. Tình trạng thiết bị và vòi phun

• Hư hỏng hoặc mài mòn vòi phun: lỗ vòi phun bị giãn rộng, biến dạng hoặc thành trong bị sần sùi, gây rối loạn luồng khí.
• Khoảng cách giữa vòi phun và tấm in không phù hợp: khoảng cách quá lớn (khuếch tán khí) hoặc quá nhỏ (dễ va chạm và bắn xỉ).
• Ô nhiễm hệ thống quang học: ô nhiễm thấu kính hội tụ gây ra hiện tượng phân kỳ chùm tia và giảm mật độ năng lượng.
• Lỗi hệ thống làm mát: Đầu laser quá nóng, ảnh hưởng đến chất lượng chùm tia và độ ổn định của khí.

4. Các yếu tố môi trường và vận hành

• Bụi trong không khí: chất lượng không khí kém trong xưởng, và bụi xâm nhập vào vòi phun theo luồng khí.
• Trình tự cắt không hợp lý: cắt liên tục các lỗ nhỏ, góc nhọn và các bộ phận khác, tích tụ nhiệt.

Điều tra và giải quyết vấn đề một cách có hệ thống

Bước 1: Kiểm tra hệ thống khí

• Sử dụng đồng hồ đo áp suất để kiểm tra xem áp suất không khí tại cửa ra của vòi phun có đáp ứng yêu cầu vật liệu hay không (ví dụ: cần 1,2-1,5 Bar để cắt thép carbon 8mm).
• Kiểm tra độ tinh khiết của nguồn khí: độ tinh khiết của nitơ phải đạt mức...≥99,99 (để cắt thép không gỉ), và độ tinh khiết của oxy phải là≥99,95 (cắt thép cacbon).
• Kiểm tra xem ống dẫn khí có bị cong hoặc rò rỉ không, và liệu bộ lọc có cần được thay thế không.

Bước 2: Tối ưu hóa các thông số quy trình

• Điều chỉnh công suất và tốc độ: tham khảo bảng thông số độ dày vật liệu để cắt thử và hiệu chỉnh. Ví dụ: khi cắt thép không gỉ 2mm, công suất khuyến nghị là 1500W, tốc độ là 25 m/phút và áp suất khí nitơ là 1,5Bar.
• Hiệu chỉnh tiêu cự: Sử dụng mẫu thử tiêu cự để tìm vị trí lấy nét tốt nhất (thường là 1/3 độ dày bên dưới bề mặt vật liệu).
• Tối ưu hóa quá trình đục lỗ: tấm dày sử dụng phương pháp đục lỗ liên tục, và thời gian thổi trễ được thiết lập là 0,5-1 giây.

Bước 3: Bảo trì thiết bị

• Thay thế vòi phun: kiểm tra xem lỗ vòi phun có tròn không, nên vệ sinh trước mỗi ca làm việc và thay thế vòi phun tiêu chuẩn sau mỗi 40 giờ.
• Vệ sinh hệ thống quang học: Thường xuyên lau các thấu kính bằng cồn tuyệt đối (kiểm tra hàng ngày).
• Hiệu chỉnh cảm biến chiều cao: đảm bảo khoảng cách giữa vòi phun và tấm in là không đổi (thường là 0,8-1,5mm).

Bước 4: Quản lý vật tư và vận hành

• Làm sạch bề mặt tấm trước khi cắt.
• Thêm dây dẫn khi lập trình để tránh phóng điện hồ quang trực tiếp từ bên trong vật liệu.
• Sử dụng lớp phủ chống phản xạ hoặc đầu cắt đặc biệt cho các vật liệu có độ phản xạ cao (như đồng và nhôm).

Danh sách các biện pháp phòng ngừa

1. Kiểm tra hàng ngày: Áp suất khí, độ sạch của thấu kính, độ mòn của vòi phun.

2. Bảo trì hàng tuần:Vệ sinh bộ lọc gió và hiệu chỉnh chiều cao của đầu cắt.

3. Quản lý tham số: Xây dựng cơ sở dữ liệu thông số vật liệu và tiến hành kiểm tra thử nghiệm cắt trước khi cắt tấm dày.

4. Kiểm soát môi trường: Xưởng được trang bị thiết bị hút bụi để duy trì nhiệt độ và độ ẩm ổn định (nhiệt độ 25°C).±5 ℃(độ ẩm <60%).

Điều trị cấp cứu nhanh chóng

Nếu xảy ra hiện tượng nôn ọe:

• 1. Ngừng cắt ngay lập tức và làm sạch đầu phun.
• 2. Kiểm tra chất lượng đường cắt: nếu mặt cắt thô ráp và có xỉ, hãy điều chỉnh các thông số trước khi tiếp tục.
• 3. Có thể sử dụng một khoảng thời gian ngắn để vệ sinh kim đặc biệt, khi cần thay thế vòi phun và kiểm tra thấu kính.

Thông qua quá trình điều tra có hệ thống nêu trên, hơn 90% vấn đề về bám dính xỉ và tắc nghẽn có thể được giải quyết. Chìa khóa nằm ở việc duy trì sự ổn định của thiết bị, độ tinh khiết của khí và sự phù hợp của các thông số. Nên lập hồ sơ bảo trì phòng ngừa để giảm thiểu sự cố từ nguồn gốc.