Prerja me Laser të Çelikut të Trashë: Dritaret e Procesit dhe Kërkesat për Cilësinë e Rrezes

Nën 10 mm, shumica e problemeve me laserin e fibërave janë probleme parametrash. Mbi rreth 16 mm, ato bëhen probleme fizike.

Në këtë kufi, tre faktorë ndryshojnë njëkohësisht:

• Kerfi i Kanalit të Thellë: Kerfi bëhet një kanal i thellë ku gazet ndihmëse vështirësohen të arrijnë fundin.

• Divergjenca e Rrezes: Efektet e gjatësisë së Rayleigh-it dhe divergjenca e rrezes e bëjnë pikën e fokusit matësisht më të madhe 20 mm nën sipërfaqe.

• Rreziqet e Piercing-ut: Piercing-u—jo prerja—bëhet operacioni më i mundshëm që shkakton humbjen e pjesëve, ajrorëve dhe lentave mbrojtëse.

Ky udhëzues përshkon prerjen e çelikut karbonik me trashësi 16–30 mm dhe të pllakave me rezistencë të lartë, duke përfshirë kufijtë e Produktit të Parametrave të Rrezes (BPP), optikën me zmadhim, piercing-un progresiv, dinamikën e oksigjenit, kontrollin e pjerrësisë dhe parandalimin e dross-it.

Rrezja e fokusuar e lasirit është një kon, jo një cilindër. Densiteti i fuqisë në fund të një kerf-i prej 25 mm është shumë më i ulët se në kulm, dhe metal i shkruar ka shumë më shumë rrugë për të dalë jashtë. Madhësia e vogël e pikës, shpejtësia e lartë e prerjes dhe fokusi i ngushtë—që funksionojnë mirë në fletat e holla—funksionojnë drejtpërdrejt kundër ju këtu.

Në një fletë 3 mm, gaz i ndihmës arrin zonën e prerjes menjëherë. Në një pllakë 25 mm, gaz i duhet të lëvizë poshtë një kanali të ngushtë me mure të shkrira dhe gjerësi që shpesh është më pak se 1,0 mm. Shtypja statike e dyshekut ju tregon shumë pak për shtypjen dinamike në fund; shumica e ankesave për "fuqi të pavlefshme të lasers" janë në fakt probleme të dinamikës së gazit.

Në 20 mm, një pjerrësi 0,3 mm nga secila anë përfaqëson një gabim dimensional 1,5 % që kontrolli i cilësisë do ta regjistrojë menjëherë. Në 3 mm, i njëjti gabim kalon pothuajse pa u vërejtur.

Produkti i Parametrave të Rrezes (BPP) është këndi i gjysmë-shpërndarjes i shumëzuar me rrezen e kulisë (e matur në mm·mrad). Ai përcakton sa fort mund të fokusohet një rreze laser dhe sa shpejt divergjon. Ndryshe nga fuqia e papërpunuar e lasers, BPP nuk mund të përmirësohet thjesht duke shtuar module fuqie.

Për një burim fibrash 1 µm, kufiri teorik i difraksionit është afër 0,34 mm·mrad. Burimet industriale në botën reale ndryshojnë shumë:

• Burimet me modë të vetme me ndriçim të lartë: rreth 0.3–1.5 mm·mrad

• Burimet standarde me shumë moda për prerje: rreth 2.0–6.0 mm·mrad

• Burimet e vjetra me fuqi të lartë: 8.0 mm·mrad dhe më shumë

Madhësia e pikës dhe gjatësia e Rayleigh (thellësia e fokusimit) janë të lidhura në mënyrë të pandashme përmes BPP. Në një BPP të fiksuar, ndarja e diametrit të pikës në dy pjesë e zvogëlon gjatësinë e Rayleigh në katër pjesë. Një pikë me diametrin 0.15 mm, e përshtatshme për çelik inox 4 mm, do të humbasë fokusin rëndësisht pas një të tretës së një plaki 25 mm.

Pjesët me trashësi kërkojnë një pikë më të madhe me një thellësi fokusi të përdorshme të gjatë, gjë që kërkon cilësi më të mirë rrezesh (BPP më të ulët) për t’u arritur. Dy makina që kanë të njëjtën fuqi të deklaruar prej 20 kW mund të ndryshojnë deri në 100% në trashësinë maksimale të arritshme vetëm bazuar në cilësinë e rrezes.

Ndihmë për blerësin: "20 kW" nuk është një specifikim i plotë. Pyetni gjithmonë për BPP të daljes, diametrin e bërthamës së fibres dhe madhësinë e pikës së dorëzuar përmes kokës së prerjes.

Tabela më poshtë ofron një kuadër inxhinierik praktik për prerjen me oksigjen të çelikut strukturoral karbonik (jo kufijtë teorikë të prerjes):

Shënim: Shpejtësitë janë treguese për çelikun e butë duke përdorur oksigjen. Specifikimet e furnizuesit për "trashësinë maksimale" shpesh përshkruajnë përshkëputjen (ndarjen e pllakave) në vend se cilësinë e skajit të pranueshme për vizatim.

Shkallët si S690/S700 dhe plakat rezistente ndaj konsumimit të temperaturës së nxehtë (400–500 HB) paraqesin dy rreziqe komerciale specifike:

1. Zona e Nxehtësuar nga Ngrohja (HAZ): Përdorimi i prerjes me oksigjen fut një sasi të lartë nxehtësie në aleatet e traktuara me nxehtësi, duke lënë një zonë të nxehtësuar (HAZ) të butë, e cila mund të bjerë poshtë specifikimeve të dërrmimit për ngurtësinë.

2. Çarjet në skaje: Plakat e trasha me rezistencë të lartë kanë një rrezik të rritur çarjesh në skaje kur priten në gjendje të nxehtë dhe më pas formohen pa qenë nën shkarkim tensioni.

Për skajet ku ngurtësia është kritike, prerja me azot ose ajër me presion të lartë me shpejtësi të ulëta është shpesh zgjidhja inxhinierike e preferuar në vend të prerjes me oksigjen.

Koka e prerjes me zmadhim përfshijnë optika motorizuar kolimuese që rregullojnë raportin e zgjerimit të rrezës para se ajo të godasë lentën fokuzuese. Kjo lejon rregullimin dinamik të madhësisë së pikës dhe të thellësisë së fokusit pa ndryshime fizike të lentës.

• Konturet në pllakat 20 mm+: Zgjeroni madhësinë e pikes për të zgjatur thellësinë fokale, duke hequr intensitetin maksimal për të arritur një mur të kërfit më të drejtë dhe më pak të konikë.

• Procedurat e perforimit: Zgjeroni madhësinë e pikes për të ulur intensitetin maksimal dhe për të parandaluar shpërthimin e kthyer, duke kombinuar rregullimet dinamike të zmadhimit me rritjen progresive të fuqisë.

• Gjeometria e vrimave të vogla: Zvogëloni madhësinë e pikes për të prerë vrima nën trashësinë e pllakës, me kusht që perforimi fillestar të përdorë një profil të zgjeruar të pikes për të parandaluar shpërthimin.

Kërkesa për kontrolluesin: Sigurohuni që kontrolluesi CNC i juaji mbështet ndryshimin e madhësisë së pikes brenda shtresës. Koka e zmadhimit, të kufizuara vetëm në rregullime sipas shtresës, humbasin shumicën e dobisë së tyre në pllaka të trasha.

Një perforim statik me oksigjen në fuqi të plotë në një pllakë 25 mm shkakton një shpërthim: metali i shkruar dhe oksidi i hekurit dalin lart, duke ngjitur hirin në nozulin dhe duke dëmtuar rrëshqitësit mbrojtës.

Përcjellje progresive eliminon këtë rrezik përmes një sekuence me shumë faza:

1. Fillim me fokus të lartë: Lartësi e rritur e piercimit me fokus të vendosur mbi sipërfaqen e pllakës për të shpërndarë energjinë termike fillestare.

2. Nisje e vrimës me pulsat: Fuqi maksimale e lartë në cikël punë të ulët fillon shkrirjen pa shkaktuar një reagim ekzotermik të papërkulshëm.

3. Zbatim i hapat me zbritje: Fokusi bie ndërkohë që fuqia/cikli punë rritet në 3 deri në 6 hapa të veçantë, thellimi i vrimës bëhet gradualisht.

4. Qëndrim në fund: Qëndrimi me fuqi të ulët përfundon penetrimin dhe lejon që rezervuari i shkrirë të pastrohet.

5. Kaloj të ndërprerjes: Shtypja, përqendrimi dhe fuqia zhvendosen pa u ndërprerë te parametrat e prerjes para se të fillojë lëvizja e boshteve.

Në pjesët që kërkojnë dhjetëra perforacione në pllaka të trasha, koha e perforacionit dominon koston totale të përpunimit. Vlerësoni "efikasitetin e ciklit të perforacionit" së bashku me fuqinë e bruta të lasersë para blerjes së pajisjeve.

Prerja me laser me oksigjen mbështetet në oksidimin eksotermik të hekurit, jo në nxjerrjen mekanike të vetme të kinetikes. Shtypja e tepërt e gazit shkakton zhvendosje të shtresës së shkruar, ftohon zonën e reaksionit dhe prodhon një prerje të gjerë, të goditur nga brendia dhe të oksiduar tepër.

Pllakat e trasha kërkojnë shkallë të lartë vëllimore rrjedhjeje me shpejtësi të ulët rrjedhjeje. Diametrat më të mëdhenj të dyshekut në shtypje të moderuar dërgojnë gazin poshtë kanalit të thellë pa krijuar turbulencë. Për materiale 20–30 mm, dysheku me një shtresë (1,2–2,5 mm) i funksionueshëm në shtypje 0,6–1,5 bar paraqet dritaren e zakonshme operative.

• Nën shpejtësinë optimale: Kerfi i ngrohet shumë, duke prodhuar oksidim të rëndë dhe shkurre me grurësi të madhe në shpejtësi të ulëta.

• Mbi shpejtësinë optimale: Rrezja tejkalon reaksionin e oksidimit, duke lënë shkurre të hollë dhe shumë të ngjitur në skajin e poshtëm.

Në pllakën 25 mm, dritarja e shpejtësisë së përdorshme mund të jetë nën ±20% të shpejtësisë nominale. Zbatoni rregullime të veçanta të shpejtësisë së ushqimit sipas konturit, jo një shpejtësi të vetme globale të ushqimit. Shkurra në këndet është shkaktuar gati ekskluzivisht nga ngadhalimi pa rregullim të fuqisë/gazit.

Pastërtia e gazit më poshtë se 99,5% rezulton në humbje të menjëhershme të shpejtësisë së prerjes dhe formim të rëndë të shkurres. Matni gjithmonë pastërtinë e gazit dhe shtypjen dinamike drejtpërdrejt në hyrjen e kokës së prerjes gjatë rrjedhës së plotë.

• Shkaku: Gjeometria e natyrshme e reaksionit me oksigjen, ku freskësia e gazit është më e lartë në majë.

• Mjeti i korrigjimit: Zvogëloni pak më shumë pikën fokuse në thellësi të materialit; zmadhoni madhësinë e yllit për të barazuar dendësinë vertikale të fuqisë; përshtatni qendërshmërinë e dyshekut.

• Shkaku: Fokusi shumë i thellë kombinuar me shtypje të tepërt të gazit ndihmës, ose diametri i vogël i buzës.

• Mjeti i korrigjimit: Ngri fokusin; zvogëlo shtypjen e gazit; rrit madhësinë e hapjes së buzës.

• Shkaku: Sasia e tepët e nxehtësisë të hyrë për njësi gjatësie (djegje e tepërt).

• Mjeti i korrigjimit: Rrit shpejtësinë e prerjes, zvogëlo fuqinë e lasers, ose zvogëlo shtypjen e oksigjenit.

• Shkaku: Rrezja që kalon para frontit të oksidimit.

• Mjeti i korrigjimit: Zvogëlo shpejtësinë e prerjes ose zvogëlo pozicionin e fokusit. Mos ngri shtypjen e gazit, sepse kjo e keqëson dross me shpejtësi të lartë.

Kur vlerësoni makina laseri me fibër me fuqi të lartë për përpunimin e pllakave 16–30 mm, kërkoni nga furnitorët të verifikojnë:

• BPP e dorëzuar në dalje dhe madhësinë aktuale të pikës në pjesën e punës përmes kokës së laserit.

• Raportin e zmadhimit optik dhe aftësinë për rregullime dinamike të madhësisë së pikës brenda shtresës.

• Trashësinë maksimale të dokumentuar të piercimit progresiv (jo vetëm trashësinë e prerjes së shkëputjes).

• Shpejtësinë e konsumimit të oksigjenit (m³/h) në 20–30 mm dhe koston operative të implikuar.

• Mënyrën e prerjes në vend, duke përdorur çelikun tuaj specifik, me matjen e pjerrësisë dhe fotografimin e shkumës nën dritë standarde.

Aftësia për prerjen e pllakave të trasha vendoset para emërtimit të porosisë—e drejtuar nga cilësia e rrezes, aftësia e piercimit dhe dinamika e gazit.

Nëse po specifikoni makineri për çelik strukturor ose pllaka rezistente ndaj shfrytëzimit me trashësi 16–30 mm, dorëzoni kërkesat tuaja për trashësi, shkallën e materialeve dhe specifikimet e tolerancave. Ekipi ynë i inxhinierisë aplikative do t’ju ofrojë një rekomandim të përshtatur për fuqinë/BPP, një rutinë progresive pierce dhe testime mostrash në fabrikë para dorëzimit.

[Kërko një Vlerësim Aplikimi për Pllaka të Trashë] →Për një vlerësim inxhinierik, përfshini trashësinë e pllakës, shkallën e materialeve, diametrin minimal të vrimave dhe kërkesat për tolerancën e skajeve.