Lazerne razrezanie tuckaj stalі: akno pratsesu i patreby da yakasці luchy

Ніжэй за 10 мм большасць праблем з валаконным лазерам звязаны з параметрамі. Вышэй за прыкладна 16 мм яны ператвараюцца ў праблемы фізікі.

На гэтай мяжы адначасова змяняюцца тры фактары:

• Глыбокі разрэз канала: Разрэз ператвараецца ў глыбокі канал, дзе дапаможны газ не можа дасягнуць ніжняга краю.

• Расходжанне праменя: Эфекты даўжыні Рэйлі і расходжанне праменя робяць факуснае пляма прыкладна на 20 мм ніжэй паверхні значна большым.

• Рыскі працэдуры праколу: Пракол — а не рэзанне — стае аперацыяй, якая найбольш імаверна прывядзе да браку дэталей, насадак і ахоўных лінз.

Гэты праваднік распавядае пра рэзанне вугляродзістай сталі і высокапрочнай пліты таўшчынёй 16–30 мм, уключаючы межы вырабу парамэтра праменя (BPP), зум-оптыку, паэтапны пракол, дынаміку кіслароду, кантроль конуснасці і запабяганне ўтварэнню шлаку.

Зфакусаваны лазерны прамень мае канічную, а не цыліндрычную форму. Шчыльнасць магутнасці ў ніжняй частцы разрэзу таўшчынёй 25 мм значна ніжэй, чым у верхняй, а расплаўлены метал павінен прайсці значна большую адлегласць перад тым, як будзе выдалены. Малы памер плямы, высокая хуткасць рэзання і вельмі вузкая фокусіроўка — усё гэта добра працуе пры рэзанні тонкіх лістаў, але ў дадзеным выпадку працуе супраць вас.

Пры рэзанні ліста таўшчынёй 3 мм дапаможны газ адразу дасягае зоны рэзання. Пры рэзанні пліты таўшчынёй 25 мм газ павінен пройсці ўніз па вузкім канальчыку з расплаўленымі сценкамі і шырынёй, якая часта менш за 1,0 мм. Статычны ціск у сопле амаль нічога не кажа пра дынамічны ціск у ніжняй частцы; шматлікія скаргі на «недастатковую магутнасць лазера» на самой справе звязаны з праблемамі дынамікі газу.

Пры таўшчыні 20 мм ухіл 0,3 мм з кожнай боку адпавядае памылцы ў памерах 1,5 %, якую кантроль якасці выявіць адразу. Пры таўшчыні 3 мм тая ж памылка амаль не заўважаецца.

Zvyčajna pradukcja parametra luchu (BPP) — gэта pалавінны kut raskhodzennia, pamnožany na radzius talii (vymerany ў mm·mrad). Jana vyrazaje, jak ščylna možna zafakusavać luch laseru i jak chутka jon raskhodzicca. U adroznienne ad surovaj mocy laseru, BPP nia možna paляпšyć prostym dadanńem modylau mocu.

Dla vialoknavigo krynicy z daŭžynioj khvali 1 µm tearetyčny mежa dyfrakcyi skladzieje pryblizna 0.34 mm·mrad. Praktyčnyja pramyslavyyja kryncy znacna adrozniajucca:

• Kryncy z vysokim jarkasciu i adnamodavymi charakterystykami: pryblizna 0.3–1.5 mm·mrad

• Zvyčajnyja bahatamodavyja kryncy dla razrэzu: pryblizna 2.0–6.0 mm·mrad

• Staryja kryncy z vysoikaj mocaj: 8.0 mm·mrad i vyšэ

Pamier pycki i daŭžynia Rэleja (uhlyblińnie fakusu) zviazany miž saboj праз BPP. Pry fiksavanym BPP, zmanšańnie diametra pycki ў dva razy zmenshaje daŭžyniu Rэleja ў čatyry razy. Pycka z diametram 0.15 mm, ydeálnaja dla stali z nэрžaviennaj prymiesj tawščynioj 4 mm, budzie silna pazafokusavanaj na adnoj treci šlachu праз plitu tawščynioj 25 mm.

Для рэзкі таўстых сячэнняў патрабуецца больш вялікі пятна з доўгай прыдатнай глыбінёй фокусавання, што патрабуе лепшай якасці праменя (меншы BPP) для дасягнення гэтага. Два апараты з аднолькавай намінальнай магутнасцю 20 кВт могуць адрознівацца па максімальнай таўшчыні рэзкі на 100 % выключна ў залежнасці ад якасці праменя.

Парарада пакупніку: «20 кВт» — гэта не поўная спецыфікацыя. Заўсёды патрабуйце інфармацыю пра выхадны BPP, дыяметр ядра валокна і памер дастаўленага пятна праз канкрэтную рэжучую галоўку.

Ніжэйпрыведзеная табліца прадстаўляе практычную інжынерную аснову для рэзкі канструкцыйнай вугляроднай сталі з выкарыстаннем кіслароду (а не тэарэтычныя межы поўнага разрэзу):

Заўвага: хуткасці прыведзеныя для нізкаўглероднай сталі з выкарыстаннем кіслароду. Спецыфікацыі пастаўшчыка ў адносінах да «максімальнай таўшчыні» часта апісваюць аддзяленне (раздзяленне ліста), а не якасць рэзу, прыдатную для кройкі.

Класы, такія як S690/S700, і закаленыя пліты для зносу (400–500 HB) уводзяць дзве канкрэтныя камерцыйныя рызыкі:

1. Абмякчэнне зоны, уплыванай цяплоў Рэзанне кіслародам уводзіць вялікую колькасць цяпла ў сплавы, падвергнутыя тэрмічнай апрацоўцы, што прыводзіць да абмякчэння зоны, уплыванай цяплоў, якая можа апынуцца ніжэй указаных у тэхнічных умовах значэнняў цвёрдасці.

2. Трэшчыны па краю Таўстая высокапрочная пліта мае павышаны рызыку ўзнікнення трэшчын па краю пры гарачым рэзанні і наступным фармаванні без знятця напружання.

Для краёў, дзе крытычна важна цвёрдасць, рэзанне азотам або паветрам пад высокім ціскам з паніжанай хуткасцю часта з’яўляецца пераважным інжынерным выбарам у параўнанні з рэзаннем кіслародам.

Зум-голаўкі для рэзання ўключаюць маторызаваныя калімітуючыя аптычныя элементы, якія рэгулююць адносную велічыню пашырэння луча перад тым, як ён дасягне факусуючай лінзы. Гэта дазваляе дынамічна рэгуляваць памер пятна і глыбіню фокусу без фізічнай замены лінз.

• Кантурны рэз пліт таўшчынёй 20 мм і больш: Павялічыць памер плямы, каб пашырыць глыбіню фокусу, змяншаючы максімальную інтэнсіўнасць, каб атрымаць больш прамую і менш звужаную сценку разрэзу.

• Працэдуры праколу: Павялічыць памер плямы, каб знізіць максімальную інтэнсіўнасць і прадухіліць выбухопадобны адскок, дынамічна карыгуючы наладкі зуму ў пары з павышэннем магутнасці.

• Геаметрыя невялікіх адтулін: Зменшыць памер плямы для рэзкі адтулін таўшчынай менш за таўшчыню матэрыялу, пры ўмове што пачатковы пракол выконваецца з павялічаным профілем плямы, каб прадухіліць выбух.

Патрабаванні да кантролера: Пераканайцеся, што ваш кантролер ЧПУ падтрымлівае пераключэнне памеру плямы ў межах аднаго пласту. Галоўкі зуму, якія абмежаваны наладкамі на ўзроўні аднаго пласту, страчаюць большасць сваёй карыснасці пры рэзцы тоўстых лістаў.

Статычны пракол у кіслародзе на поўнай магутнасці на лісце таўшчынёй 25 мм выклікае выбух: расплаўлены метал і аксід жалеза ўзрывопадобна ўздымаюцца ўверх, прыварваючы шлак да сопла і пашкоджваючы слайды ахоўных крышак.

Паэтапны пракол элімінуе гэты рызык з дапамогай шматэтапнай паслядоўнасці:

1. Высокі дэфокус у пачатку: Павышаная вышыня прараблення з фокусам над паверхняй ліста для распаўсюджвання пачатковай цеплавой энергіі.

2. Ініцыяцыя ключавай дзіркі ў імпульсным рэжыме: Высокая вяршынная магутнасць пры нізкім каэфіцыенце запаўнення ініцыюе плаўленне без актывацыі некантралюемай экзатэрмічнай рэакцыі.

3. Паэтапнае апускацельнае выкананне: Фокус апускаецца, а магутнасць/каэфіцыент запаўнення паступова павялічваюцца ў 3–6 асобных крокаў, што паэтапна паглыбляе дзірку.

4. Затрымка ў ніжняй кропцы: Затрымка пры зніжанай магутнасці завяршае прарабленне і дае магутнасць разапланаванай ваначцы ачысціцца.

5. Пераход на рэзанне: Ціск, канцэнтрацыя ўвагі і магутнасць плавна пераключаюцца на параметры рэзкі да пачатку руху па восі.

На дэталях, якія патрабуюць дзясяткаў прабуранняў у таўстых лістах, час прабурання вызначае агульную кошт апрацоўкі. Ацаніце «эфектыўнасць цыклу прабурання» разам з чыстай магутнасцю лазера перад набыццём абсталявання.

Лазернае рэзанне кіслародам спалічаецца на экзатэрмічным акіслянні жалеза, а не на чыста механічным кінетычным выкіданні. Збытак ціску газу парушае пласціну расплаўленага матэрыялу, ахалодае зону рэакцыі і стварае шырокі, пашкоджаны і перакіслены разрэз.

Для таўстых лістоў патрабуецца высокі аб'ёмны расход пры нізкай хуткасці патоку. Большыя дыяметры сопла пры памераным ціску забяспечваюць падачу газу ў глыбокі канал без утварэння турбулентнасці. Для матэрыялаў таўшчынёй 20–30 мм аднаўзроўневыя соплы (1,2–2,5 мм) пры ціску 0,6–1,5 бар з'яўляюцца стандартным рабочым дыяпазонам.

• Ніж за аптымальную хуткасць: Рэзак пераграваецца, што выклікае інтэнсіўнае акісленне і грубую, зярністую шлакавую адкладзіну пры нізкай хуткасці.

• Вышэй за аптымальную хуткасць: Луч перавышае хуткасць рэакцыі акіслення, утвараючы дробную, высокаадгезійную шлакавую адкладзіну ў ніжняй краёвай зоне.

На лісце таўшчынёй 25 мм працоўнае акно хуткасці можа складаць менш за ±20% ад намінальнай хуткасці. Ужывайце карэкціроўкі падачы, якія залежаць ад кантуру, замест адной агульнай падачы. Шлакавая адкладзіна ў вуглах у амаль усіх выпадках выклікаецца спавольненнем без карэкцыі магутнасці/газу.

Чысціня газу ніжэй 99,5% прыводзіць да негадзяйшага зніжэння хуткасці рэзання і цяжкага ўтварэння шлакавай адкладзіны. Заўсёды вымярайце чысціню газу і дынамічны ціск непасрэдна на ўваходзе ў рэзальны галоўку пры поўным расходзе.

• Прычына: Прыродная геаметрыя рэакцыі кіслароду, дзе свежасць паветра максімальная ў верхняй частцы.

• Sposaby usunennia: Ніжняя фокусная кропка крыху глыбей у матэрыяле; павялічыць памер плямы для выраўноўвання вертыкальнай шчыльнасці магутнасці; адкантраваць саплё.

• Прычына: Занадта глыбокі фокус у спалучэнні з надмерным ціскам дапаможнага газу або занадта маленькі дыяметр саплё.

• Sposaby usunennia: Падняць становішча фокусу; знізіць ціск газу; павялічыць памер адтуліны саплё.

• Прычына: Надмерны ўклад цеплавой энергіі на адзінку даўжыні (перагаранне).

• Sposaby usunennia: Павялічыць хуткасць рэзкі, знізіць магутнасць лазера або зменшыць ціск кіслароду.

• Прычына: Лазерны прамень пераганяе фронт акіслення.

• Sposaby usunennia: Зменшыце хуткасць рэзання або панізьце становішча фокусу. Не павялічвайце ціск газу, бо гэта пагоршвае шлак пры высокай хуткасці.

Пры ацэнцы машын з выкарыстаннем волаконных лазераў высокай магутнасці для апрацоўкі матэрыялаў таўшчынёй 16–30 мм патрабуйце ад пастаўшчыкаў пацверджаць наступнае:

• Фактычную BPP на выхадзе і фактычны памер плямы на апрацоўвальным вырабе праз галоўку.

• Аптычны каэфіцыент змены маштабу і магчымасць дынамічнай карэкцыі памеру плямы ў межах аднаго пласту.

• Дакументаваную максімальную таўшчыню паступовага праколу (а не проста таўшчыню раздзялення).

• Раслічаную норму спажывання кіслароду (м³/г) пры таўшчыні 20–30 мм і падразумеўную эксплуатацыйную кошт.

• Узоры рэзання на месцы з выкарыстаннем вашага канкрэтнага сарту сталі, з вымярэннем конуснасці і фатаграфаваннем шлаку пры стандартным асвятленні.

Магчымасць рэзання тоўстых лістаў вызначаецца да ўкладзення заказу — яна залежыць ад якасці лазернага праменя, здольнасці да праколу і дынамікі газа.

Калі вы падаеце запыт на апаратуру для структурнай сталі ці зносастойкай пліты таўшчынёй 16–30 мм, падайце патрабаванні да таўшчыні, марак матэрыялу і дапускаў. Наша інжынерна-прыкладная каманда прадставіць індывідуальна падабраныя рэкамендацыі па магутнасці/BPP, прагрэсіўны працэс праколу і фабрычнае тэставанне ўзору перад дастаўкай.

[Запытаць ацэнку прымянення для тоўстых пліт] →Для інжынернай ацэнкі ўключыце таўшчыню пліты, марку матэрыялу, мінімальныя дыяметры адтулін і патрабаванні да дапускаў па краю.