4 ключевых фактора качества лазерной резки
30 января 2025 6:00
// Технологии
Лазерная резка металла – это сложный процесс, в котором множество параметров определяют качество конечного результата. Однако существуют четыре основных фактора, которые являются базовыми для стабильного и эффективного процесса резки: оптимальный поток вспомогательного газа, чистая оптика, центрированность луча и корректная фокусировка. Рассмотрим каждый из них подробнее.
1. Оптимальный поток вспомогательного газа
При лазерной резке луч и вспомогательный газ – это две стороны одной медали. Поток газа влияет на качество реза так же, как мощность лазера и тип используемого материала. Одна из распространённых проблем – недостаточное давление и и недостаточный поток газа (от 127 до 340 м³/ч) могут привести к плохому удалению расплавленного металла из зоны реза. Чем больше диаметр сопла, тем выше должны быть показатели потока и давления, чтобы поддерживать стабильное качество резки. Поэтому важно правильно рассчитать объем газа, поступающего в режущую головку. Чем больше диаметр сопла, тем выше должны быть показатели потока и давления. Объём газа, поступающего в режущую головку.
Давление (бар) |
Объём газа (м³/ч) |
31.0 |
127 - 340 |
34.5 |
140 - 360 |
Если станок требует определённое давление, например 31.0 бар, источник газа должен обеспечивать его с запасом, минимум на 7 бар выше, чтобы компенсировать неизбежные потери в системе. Например, если газ подаётся из криогенного сосуда с давлением 34.5 бар, это уже может быть критично, так как разница с требуемым давлением слишком мала. В таких условиях поток газа начинает падать, что приводит к ухудшению качества резки, перегреву расходных частей и даже повреждению оптического кабеля или лазерного источника.
Особенно это касается инертных газов, таких как азот, используемых в процессе плавильной (fusion) резки. Для достижения стабильного качества реза необходимо поддерживать высокое давление (31.0 бар и выше) и достаточный объем потока газа, чтобы эффективно удалять расплавленный металл и предотвращать образование дефектов. Кроме того, важную роль играет правильная газификация при использовании жидкого азота. Если газ расходуется слишком быстро, в систему могут попасть жидкие частицы, которые при температуре -196°C вызывают замерзание газовых магистралей. Это приводит к нестабильности подачи газа, поскольку жидкость не успевает перейти в газообразное состояние. Поэтому важно учитывать правильное давление, объем и эффективность газификации на всех этапах подачи газа к режущей головке.
Изменение диаметра отверстия сопла влияет на расход газа. Чем больше диаметр, тем больший объем газа требуется для поддержания потока, а это, в свою очередь, влияет на давление на источнике и настройки регуляторов. Например, при использовании сопла диаметром 7 или 10 мм расход газа может достигать 340 м³/ч, поэтому газораспределительная система — баллоны, трубопроводы, испарители и регуляторы — должна быть рассчитана на такой объем. Если система не справляется, качество резки ухудшится. Если испаритель не справляется с преобразованием жидкости в газ, в систему может попадать жидкий азот, который охлаждает газовые магистрали до -196°C, вызывая их замерзание и нестабильность процесса.
2. Чистая оптика, керамика и сопло
Линзы и защитные стекла, поврежденные брызгами металла, могут свидетельствовать о том, что процесс прожига не настроен должным образом. Импульсный или поэтапный прожиг позволяет "просверливать" материал лазерным лучом, минимизируя разбрызгивание расплава, в то время как мощностной прожиг может приводить к сильному выбросу расплавленного металла в сторону сопла, что негативно сказывается на его сроке службы. Такой метод эффективен при использовании небольших отверстий сопла, увеличенного зазора и точной настройки мощности. Важно понимать, что наличие мощного 20-киловаттного лазера не означает, что всю мощность следует использовать для прожига. Например, 6 кВт вполне достаточно для эффективного прожига 6-мм пластины с минимальными брызгами.Оптические элементы – это ключевой компонент лазерной системы. Даже небольшие загрязнения на защитном стекле или фокусирующей линзе могут изменить форму луча, снизить его энергию и сделать процесс нестабильным. В худшем случае загрязнения могут привести к перегреву линзы и её разрушению. Поэтому перед началом смены операторы должны ежедневно проверять и очищать защитное стекло и линзу. Используемые материалы должны быть соответствующего качества: например, медицинский ацетон или лабораторный изопропиловый спирт (99,8%). Очистку следует проводить в условиях, исключающих попадание масла или воды на поверхность линзы.
Также важно следить за состоянием сопла. Даже небольшие деформации и загрязнения на краях отверстия сопла могут нарушить соосность потока газа и лазерного луча, что приведёт к ухудшению реза и увеличению количества бракованных деталей. Точная настройка луча по центру сопла – один из важнейших аспектов лазерной резки. Если луч не расположен точно в центре отверстия сопла, поток вспомогательного газа становится неравномерным, что приводит к нестабильному качеству резки при смене направления движения лазерной головки.
Для проверки центрированности используется метод «лазерного отпечатка» на прозрачной клейкой ленте. Оператор наклеивает кусочек ленты на сопло, делает «выстрел» лазером и затем изучает отпечаток под 10-кратным увеличением. Отпечаток лазерного луча должен быть строго в центре отпечатка сопла. Любое отклонение говорит о необходимости коррекции.
4. Корректная базовая фокусировка
Базовая фокусировка – это нулевая точка, относительно которой настраивается рабочее положение фокуса лазерного луча. Если базовая фокусировка неверна, то все дальнейшие настройки фокуса также будут ошибочными. Для определения базовой фокусировки используется метод тестовых прорезей: на листе металла выполняется серия разрезов с разными значениями фокуса (например, от -6 мм до +6 мм с шагом 0,5 мм). Затем измеряется ширина реза – самый тонкий рез указывает на базовую фокусировку. Особенно важна регулярная проверка базовой фокусировки при замене фокусирующих линз, сервисном обслуживании лазерного источника или изменении технологических параметров.
Фокус (мм) |
Ширина реза (мм) |
-6 |
0.030 |
0 |
0.005 |
+6 |
0.030 |
Эти четыре ключевых фактора – оптимальный поток газа, чистая оптика, центрирование луча и базовая фокусировка – являются основой стабильной и качественной лазерной резки. Их контроль позволяет операторам минимизировать влияние внешних факторов, обеспечивать высокую точность обработки и продлевать срок службы оборудования. Грамотный оператор, понимающий физику процесса, способен не только эффективно использовать лазерное оборудование, но и добиваться максимального качества резки при минимальных затратах.
Расходные материалы для лазерной резки
Для стабильной и качественной работы лазерного оборудования важную роль играют расходные материалы: сопла, линзы, защитные стекла, керамические держатели и другие детали. Использование качественных расходников увеличивает срок службы оборудования, снижает затраты на обслуживание и минимизирует риск поломок.Компания HYPOWER обладает большим опытом в поставках высококачественных расходных материалов для лазерной резки. Продукция компании прошла многочисленные тесты и подтверждена положительными отзывами клиентов. HYPOWER предлагает широкий ассортимент комплектующих, адаптированных под различные лазерные системы, что гарантирует высокую производительность и точность резки.
- Комментарии
Загрузка комментариев...