كيفية ضبط ضغط غاز المساعدة لقطع الصفائح السميكة بالليزر؟

لماذا يُعد ضغط غاز المساعدة العامل الخفي في قص الصفائح السميكة

يبدو قص الصفائح السميكة عالي القدرة بالليزر كمعركة بين قوة الشعاع وسماكة اللوح، لكن تيار غاز المساعدة غالبًا ما يُقرّر الفائز. فعند قص الصفائح السميكة، يدفع تيار الغاز المعدن المنصهر خارج شق القطع، ويبرّد سطح القطع الأمامي، ويحمي فوهة الليزر من رذاذ المعادن. وبمجرد أن تفشل إحدى هذه المهام، يتدهور جودة القطع بسرعة.

الضغط المنخفض جدًّا يترك خَبَثًا على الحافة السفلى أو يُقطِع اللوحة جزئيًّا. أما الضغط المرتفع جدًّا فيُشوِّه شق القطع، ويُحدث انحدارًا (تَناقصًا في العرض)، ويجعل الحافة خشنة. فعلى لوحة من الصلب الكربوني بسماكة ٢٠ مم، يكفي تغيُّر ضغط قدره بار واحد لتحويل الحافة من حالة جاهزة للإنتاج إلى حالة تتطلَّب إعادة معالجة. ويُربِط معيار ISO 9013 الدولي، الذي يصنِّف جودة القطع الحراري، بين درجة الحافة واستقرار العملية، وبالتالي فإن التحكُّم في ضغط غاز المساعدة يدعم إنتاجًا قابلاً للتكرار. ولذلك فإن ضبط ضغط غاز المساعدة عند قص الصفائح السميكة بالليزر يستحق أكثر من مجرد إلقاء نظرة سريعة على ورقة المعايير.

ملاءمة الغاز للمادة

يسبق اختيار الغاز ضبط الضغط. والأكسجين هو الخيار الأمثل لقطع صفائح الصلب الكربوني السميكة، لأن التفاعل الطارд للحرارة يضيف طاقة قطع إضافية. أما الثمن المدفوع لذلك فهو حافة مأكسدة قليلًا، تحتاج عادةً إلى تنظيف قبل الطلاء أو الجلفنة.

النيتروجين هو الخيار الأنظف لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم. وهو يُنتج حافة لامعة خالية من الأكاسيد، لكنه يتطلب ضغطًا وحجمًا أعلى لأن عملية القطع تعتمد بشكل شبه كامل على شعاع الليزر. أما الغازات المختلطة والهواء المضغوط فيوازنان بين جودة الحافة والتكلفة.

لعمليات قطع مزيج واسع من المواد، فإن نظام توليد الغاز في الموقع يُلغي مشكلة استبدال الأسطوانات. وتقدّم شركة رايسور أنظمة غاز مختلط (FCP/FCS)، نيتروجين عالي النقاء بنسبة ٩٩,٩٩٪ لقطع الحواف اللامعة (BCP/BCE)، وأنظمة قطع بالهواء النقي (PAP/PAB) لمجموعة متنوعة من نطاقات القدرة.

إعدادات الضغط حسب نوع المادة وسمكها

لا توجد قيمة واحدة تنطبق عالميًّا، لكن النطاقات المذكورة أدناه تُعد نقطة انطلاق عملية لآلات قطع الليبر المُستخدمة في فئة القدرة من ٦ كيلوواط إلى ٢٠ كيلوواط. وعليك اعتبارها أساسًا أوليًّا ثم ضبطها بدقة وفق حالة الفوهة والتركيز وحالة العدسة.

زيادة ضغط النيتروجين لا تكون دائمًا أفضل. وبمجرد أن يُفرَّغ الشق بالكامل، فإن الضغط الإضافي يرفع تكلفة الغاز ويزيد من تآكل الفوهة بشكل رئيسي. والهدف هو أدنى ضغط يُنتج حافة خالية من الرواسب.

كيفية ضبط الضغط على الجهاز

ابدأ بالعتاد. تحقق من فوهة قطر الفوهة لوجود أي تآكل، وتأكد من ارتفاع المسافة بين الفوهة والقطعة، وتحقق من نظافة مرشحات خط الغاز. وتؤدي الفوهة المُهترِئة إلى تحويل تيار الغاز السلس إلى رذاذ مضطرب، ما يجعل كل قراءة للضغط غير موثوقة.

بعد ذلك، قم بتحميل المعايير الأساسية من مكتبة معايير القطع وقم بتشغيل شريط تجريبي على قطعة خردة. راقب الحافة السفلية لظهور الرواسب والحد الأعلى لحدوث التقريب. إذا كان القطع نظيفًا لكنه بطيء، فارفع الضغط على خطوات قدرها ٠٫٥ بار للنيتروجين أو ٠٫١ بار للأكسجين. وإذا أصبحت الحافة خشنة أو اتسعت الشق، فقلّل الضغط.

في إحدى المهام لدى شركة تصنيع معدات كيميائية في جنوب الصين، واجه الفريق مشكلة مستمرة في ظهور الحواف الزائدة على السطح السفلي للفولاذ المقاوم للصدأ بسماكة ٢٥ مم. ونصت ورقة المعايير على ضغط قدره ٢٢ بار، لكن الورشة كانت تعمل عند ضغط ١٨ بار لتوفير الغاز. وبرفع الضغط إلى ٢٣ بار واستبدال الفوهة التالفة، اختفت الحواف الزائدة وانخفض وقت المعالجة اللاحقة بنسبة تقارب النصف. ولم تكن الحلول تعتمد على زيادة قوة الليزر، بل على تزويد الغاز بالقوة الكافية لإكمال المهمة.

الأخطاء الشائعة ومصدر غاز أكثر استقرارًا

تشغيل كل مادة عند نفس الضغط هو أسرع طريقة لإهدار الغاز وتدمير الحواف. وإهمال نقاء الغاز ونقطة الندى يسمح بدخول الرطوبة إلى التدفق، مما يؤدي إلى قطع غير متوقع على الألمنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ. والاعتماد على ضغط الأسطوانة أمرٌ محفوفٌ بالمخاطر لأن ضغط الزجاجة ينخفض أثناء الوردية، لذا قد يختلف قطع الورقة الأخيرة عن الورقة الأولى. أما الفوهة التالفة أو المتسخة فتُفسد تماسك الغاز قبل أن يصل النفاث إلى اللوحة.

يُصلح مولد النيتروجين أو الغاز المختلط في الموقع جانب التوريد. فبدلًا من جدولة عمليات توصيل الأسطوانات ومراقبة انحراف الضغط، يسحب الجهاز غازًا ثابتًا بدرجة نقاء وضغط مضبوطَيْن. وللقطع المختلط عالي القدرة، تغطي الأنظمة المصممة لقوى الليزر من ١٢ إلى ١٢٠ كيلوواط كامل نطاق الضغط والتدفق. أما للقطع اللامع حتى ٣٠ كيلوواط، فيحافظ وحدة النيتروجين بنسبة نقاء ٩٩,٩٩٪ على نظافة الحافة دون الحاجة إلى سلسلة توريد الأسطوانات. وللقطع بالهواء عند القدرات الأدنى، يحل نظام الهواء النقي تحت ١٢ كيلوواط محل النيتروجين المعبّأ في الأسطوانات عند معالجة القطع الأرفع.

قائمة المراجعة النهائية قبل التشغيل التالي

قبل بدء مهمة القطع التالية للصفائح السميكة، راجع هذه القائمة. تأكَّد من أن نوع الغاز يتطابق مع المادة. عيِّن الضغط إلى القيمة الأساسية المُوصى بها لتلك السماكة. تحقَّق من نقاء الغاز ونقطة الندى للتأكد من أنها ضمن المواصفات المطلوبة. افحص فتحة الفوهة واستبدلها إذا ظهرت علامات تآكل بيضاوي أو تراكم لشظايا اللحام على الفتحة. شغِّل شريحة اختبارية وافحص حافة القطع قبل البدء في قص الصفيحة الكاملة. تحقق من قراءة مقياس التدفق مقارنةً بالقيمة المستهدفة، وليس فقط من قراءة مقياس الضغط.

يمكن للمؤسسات التي تقطع موادًا متنوعة خلال ورديات عمل متعددة التحوُّل من إمداد الأسطوانات إلى نظام Raysoar لتوليد الغاز في الموقع والحفاظ على ثبات الضغط من صفيحة إلى أخرى. فالغاز المستقر، والضغط المناسب، والفوهات النظيفة مجتمعةً تؤثِّر في جودة الصفائح السميكة أكثر بكثيرٍ من مجرد زيادة قوة الليزر.