Jak ustawić ciśnienie gazu wspomagającego do cięcia laserowego grubych blach?

Dlaczego ciśnienie gazu wspomagającego to ukryta zmienna w cięciu grubych blach

Cięcie laserowe wysokomocowe wygląda jak walka między mocą wiązki a grubością blachy, ale strumień gazu wspomagającego często decyduje, kto wygrywa. W przypadku grubych blach strumień ten usuwa stopiony metal z szczeliny cięcia, chłodzi czoło cięcia oraz chroni dyszę przed rozpryskami. Gdy którekolwiek z tych zadań jest wykonywane niewystarczająco, jakość cięcia szybko się pogarsza.

Zbyt niskie ciśnienie powoduje pozostawienie żużlu na dolnym brzegu lub częściowe przecięcie płyty. Zbyt wysokie ciśnienie deformuje szczelinę cięcia, powoduje nachylenie krawędzi i pogarsza jej jakość. Przy płycie ze stali węglowej o grubości 20 mm zmiana ciśnienia o zaledwie jeden bar może przesunąć krawędź z kategorii „gotowa do produkcji” do kategorii „wymagająca poprawy”. ISO 9013, międzynarodowy standard klasyfikujący jakość cięcia termicznego, wiąże klasę krawędzi z stabilnością procesu, dlatego kontrola ciśnienia gazu wspomagającego zapewnia powtarzalność produkcji. Dlatego dostrajanie ciśnienia gazu wspomagającego przy cięciu laserowym grubej płyty wymaga więcej niż tylko szybkiego spojrzenia na arkusz parametrów.

Dobór gazu do materiału

Wybór gazu poprzedza ustalenie ciśnienia. Tlen jest pierwszym wyborem przy cięciu grubej stali węglowej, ponieważ reakcja egzotermiczna dodaje energii potrzebnej do cięcia. Wadą jest lekko utleniony brzeg, który zwykle wymaga oczyszczenia przed malowaniem lub cynkowaniem.

Azot jest czystsza opcją do cięcia stali nierdzewnej i aluminium. Daje jasny, wolny od tlenków brzeg, ale wymaga wyższego ciśnienia i przepływu, ponieważ cięcie opiera się niemal w całości na wiązce laserowej. Mieszanki gazowe oraz sprężone powietrze zapewniają równowagę między jakością brzegu a kosztami.

Dla operacji obejmujących cięcie szerokiej gamy materiałów system generowania gazu w miejscu użytkowania eliminuje kłopotliwe wymiany butli. Raysoar oferuje systemy do cięcia mieszankami gazowymi (FCP/FCS), azotem o czystości 99,99 % do cięcia jasnego (BCP/BCE) oraz systemy cięcia czystym powietrzem (PAP/PAB) dla kilku zakresów mocy.

Ustawienia ciśnienia w zależności od materiału i grubości

Nie ma jednej uniwersalnej wartości, ale poniższe zakresy stanowią praktyczny punkt wyjścia dla cięcia laserowego włóknowego w klasie mocy od 6 kW do 20 kW. Traktuj je jako podstawę i dopasuj precyzyjnie z uwzględnieniem stanu dyszy, położenia ogniska oraz soczewki.

Wyższe ciśnienie azotu nie zawsze jest lepsze. Gdy szczelina cięcia jest całkowicie opróżniona, dodatkowe ciśnienie zwiększa głównie koszty gazu i zużycie dyszy. Celem jest minimalne ciśnienie zapewniające krawędź bez grudek.

Jak dostosować ciśnienie na maszynie

Rozpocznij od sprzętu. Sprawdź węzeł Sprawdź zużycie dyszy, zweryfikuj wysokość odstępu i upewnij się, że filtry w przewodzie gazowym są czyste. Zużyta dysza przekształca gładki strumień w niestabilny rozpylony strumień i czyni każdą wartość ciśnienia niezawodną.

Następnie załaduj parametry bazowe z biblioteki parametrów cięcia i wykonaj testowy pasek na odpadzie. Obserwuj krawędź dolną pod kątem wytopu (dross) oraz krawędź górną pod kątem zaokrąglenia. Jeśli cięcie jest czyste, ale zbyt wolne, zwiększ ciśnienie o 0,5 bara dla azotu lub o 0,1 bara dla tlenu. Jeśli krawędź staje się chropowata lub szczelina cięcia się poszerza, zmniejsz ciśnienie.

W jednym projekcie u producenta sprzętu chemicznego w południowych Chinach zespół miał trudności z utrzymującym się wytopem (burr) na krawędzi dolnej przy cięciu stali nierdzewnej o grubości 25 mm. Arkusz parametrów zalecał ciśnienie 22 barów, ale zakład stosował tylko 18 barów, aby oszczędzić gaz. Zwiększenie ciśnienia do 23 barów oraz wymiana uszkodzonej dyszy całkowicie wyeliminowało wytop i skróciło czas obróbki końcowej o około połowę. Rozwiązaniem nie było zwiększenie mocy lasera, lecz zapewnienie gazu wystarczającej siły, by dokończyć zadanie.

Typowe błędy i bardziej stabilne źródło gazu

Używanie każdego materiału przy tym samym ciśnieniu to najszybszy sposób na marnowanie gazu i niszczenie krawędzi. Ignorowanie czystości gazu oraz punktu rosy pozwala wilgoci przedostać się do strumienia, co skutkuje niestabilnym cięciem aluminium i stali nierdzewnej. Poleganie na ciśnieniu w butlach jest ryzykowne, ponieważ ciśnienie w butli spada w trakcie zmiany, więc ostatni arkusz może być cięty inaczej niż pierwszy. Uszkodzona lub zabrudzona dysza niszczy spójność strumienia gazu jeszcze zanim osiągnie płytę.

Generator azotu lub gazu mieszanego na miejscu rozwiązuje problemy związane z dostawą. Zamiast organizować dostawy butli i obserwować wahania ciśnienia, maszyna pobiera stały strumień gazu o kontrolowanej czystości i ciśnieniu. W przypadku cięcia mieszanego wysoką mocą systemy dobrane do mocy laserów od 12 do 120 kW obejmują pełny zakres ciśnień i przepływów. Dla jasnego cięcia do mocy 30 kW jednostka azotu o czystości 99,99% zapewnia czyste krawędzie bez konieczności logistyki butli. Dla cięcia powietrzem przy niższej mocy system czystego powietrza do mocy poniżej 12 kW zastępuje butlowy azot przy cienkich materiałach.

Ostateczna lista kontrolna przed kolejnym uruchomieniem

Przed rozpoczęciem kolejnej obróbki grubych płyt przejdź przez tę listę. Upewnij się, że rodzaj gazu jest zgodny z materiałem. Ustaw ciśnienie na poziom bazowy odpowiedni dla danej grubości. Sprawdź, czy czystość gazu i punkt rosy są zgodne ze specyfikacją. Przebadaj otwór dyszy i wymień ją, jeśli otwór ma owalny kształt zużycia lub jest pokryty rozpryskami. Wykonaj próbny pasek i ocen jego krawędź przed przetworzeniem całej blachy. Sprawdź wskazania przepływomierza w porównaniu do wartości docelowej, a nie tylko wskazań manometru.

Firmy tnące mieszane materiały w wielu zmianach mogą przełączyć się z zasilania butlami na system generowania gazu w miejscu Raysoar i utrzymać stałe ciśnienie od jednej płyty do drugiej. Stabilny gaz, odpowiednie ciśnienie oraz czysta dysza mają większy wpływ na jakość cięcia grubych płyt niż zwiększenie mocy lasera.