Як вибрати правильний сопло для лазерного різання?

Зосередьтеся на головному — забутому ядрі процесу

Типова картина в цеху: оператор хмуриться, дивлячись на екран параметрів — «Тиск газу, швидкість, потужність — все як учора. Чому різ був ідеальним раніше, а тепер — нерівний?». Проблема часто полягає не в складній системі керування, а в маленькій деталі, що коштує всього кілька доларів і яку зазвичай сприймають лише як «витратний матеріал» — соплі для лазерного різання .

Сопло є «останнім міліметром» виконавчого пристрою процесу лазерного різання, перетворюючи параметри газу на реальну силу різання. Різниця між чудовим соплом та звичайним визначає якість різання на мікроскопічному рівні. Воно точно контролює форму, тиск і напрямок потоку газу. Будь-який незначний знос або неправильний вибір безпосередньо призводять до нерівних смуг на поверхні різу, збільшення залишків шлаку або різкого скорочення терміну служби лінз (АБО ЗАХИСНИХ ВІКОН). Неврахування вибору та обслуговування сопла подібне до використання поганих шин на гоночному автомобілі вищого рівня — жодна кількість потужності не може забезпечити високу продуктивність.

Розуміння сопла — це більше, ніж просто «мідний наконечник»

У своєму середовищі, це лазерна насадка для різання виступає остатрами, прецизійним шлюзом для допоміжного газу. Його основна мета є тричленною: ефективно видаляти розплавлений шлак, надійно захищати фокусуючу лінзу та визначати якість і характеристики зрізу. Це досягається шляхом ретельного контролю швидкості, форми та розподілу тиску потоку газу, спрямованого в різ. Вибір правильного сопла — це не просто питання підходящого розміру; це вибір оптимального "газового скальпеля" для вашого конкретного матеріалу та вимог до якості.

1. Сопло з одним шаром: Робоча конячка для ефективності

Сопло з одним шаром, яке характеризується простим конічним або циліндричним каналом одинарної конструкції, працює за прямим принципом: газ підвищеного тиску прискорюється та викидається через одне отворення.

Конічна внутрішня геометрія для різання при високому тиску, застосування для кольорових металів із використанням азоту, повітря або аргону

Циліндрична внутрішня геометрія для різання низьковуглецевої сталі при низькому тиску з використанням кисню.

Видалення шлаку: створюється струмінь високої швидкості, який ефективно зрізає й виганяє розплавлений матеріал униз через різ. Для матеріалів, таких як вуглецева сталь, де процес різання ґрунтується на екзотермічній реакції (різання киснем), цей потужний газовий потік чудово видаляє в'язкий шлак із оксиду заліза.

Захист лінзи: механізм захисту ґрунтується переважно на додатньому тиску та напрямленому потоці. Газ, що виходить з сопла на високій швидкості, створює зону тиску, яка сприяє відхиленню бризок угору. Однак, оскільки потік газу є більш розбіжним, цей захисний бар'єр менш сфокусований у порівнянні з двошаровим соплом.

Контроль різання: Потік газу впливає на край різу, охолоджуючи його та впливаючи на гідродинаміку розплавленої ванни. Зазвичай забезпечує гарний, функціональний різ. Однак через більше розсіювання газу утримання ідеально стабільного середовища з високим тиском на дні глибокого пропилу (у товстих матеріалах) або отримання безоксидної поверхні на нержавіючій сталі є складнішим.

Найкраще підходить для: Це економічний і міцний варіант сопла для кисневого різання вуглецевої сталі (особливо при товщині понад 3 мм, де обсяг шлаку високий) та для різання стисненим повітрям неметалів або тонких декоративних металів. Він добре себе показує в застосунках, де пріоритетними є швидкість різання та експлуатаційна вартість, а не ідеально гладкий безоксидний край.

2. Двоскладне високоточне сопло: Гарант якості

Двослойний сопло є інженерним рішенням для точності, яке має коаксіальний двоканальний дизайн. Внутрішній канал подає основний газ високого тиску (наприклад, високочистий азот), тоді як зовнішній канал подає вторинний захисний газ (часто повітря або азот) під нижчим тиском.

Видалення шлаку та якість кромки: Ключовим моментом є ефект «газового занавісу». Зовнішнє кільце газу діє як оболонка, колімує та фокусує внутрішній високошвидкісний різальний газ у більш когерентний, довший і стабільний струмінь. Це забезпечує сталу високу динамічну тиск на дні розрізу, що призводить до покращеного видалення шлаку — особливо липкого розплаву в нержавіючій сталі чи алюмінії — і дозволяє отримати чистий, без подрібнення та часто яскравий (без оксидів) зріз із відмінною вертикальністю.

Захист лінзи: саме тут проявляє себе перевага двошарової конструкції. Зовнішній газовий завіс утворює стабільний концентричний бар'єр, який активно ізолює лінзу від бризок та плазмових потоків. Це значно зменшує кількість забруднюючих речовин, що потрапляють на захисне віконце, продовжуючи термін служби лінзи в кілька разів порівняно з однoshаровими соплами. Це особливо важливо під час різання сильно відбиваючих матеріалів (наприклад, міді або латуні), де інтенсивне зворотне відбиття може пошкодити компоненти.

Стабільність процесу: оболонковий газ також сприяє стабілізації процесу різання, ізолюючи наконечник сопла від екстремального теплового впливу різального шва, запобігаючи передчасному нагріванню та зносу.

Обов'язково для: Це сопло є необхідним для різання нержавіючої сталі та алюмінієвих сплавів азотом з яскравою поверхнею, де підтримка інертного середовища з високим тиском у прорізі є обов'язковою. Також це найкращий варіант для різання сильно відбиваючих матеріалів і будь-яких застосувань, що вимагають найвищого ступеня гладкості, перпендикулярності та стабільності зрізу.

Два вирішальних параметри для вибору сопла

Параметр один: Калібр — Більше не завжди краще; ключове значення має правильний підбір .

Вибір отвору — це баланс між газовою динамікою та термодинамікою матеріалу. Поширена помилка полягає в тому, що отвір великого діаметра може «впоратися з усім». Насправді, використання сопла Φ3,0 мм для різання тонкого листового металу товщиною 1 мм призводить до критично недостатньої швидкості газу, що викликає широкі прорізи та перегрів/деформацію листа.

Відстань виступу — Динамічна «магістраль» .

Відстань виступу сопла (H) є одним із найчастіше коригованих параметрів процесу, яка безпосередньо впливає на тиск газу на поверхні матеріалу та стабільність різання. Але це лише початок. Під час фактичного різання необхідна динамічна регулювання: збільшуйте відстань при різанні товстих плит, щоб забезпечити простір для викиду шлаку; зменшуйте відстань (до 0,5*D) під час різання нержавіючої сталі з отриманням блискучої поверхні, щоб зберегти високотисковий газовий захист розрізу.

Вибір в залежності від завдання різання

Сценарій один: Різання вуглецевої сталі киснем — Досягнення максимальної ефективності Raysoar HHS HHB серія

Різання з високою потужністю та високою швидкістю для отримання блискучої поверхні, щоб реалізувати повну потужність ультра яскрава поверхня різання вуглецевої сталі киснем . HHB серія підходить для волоконного лазера потужністю 6-8 кВт (Raysoar P/N LHAN02).

HHS серія більше підходить для волоконного лазера потужністю 12-15 кВт (Raysoar P/N LXLN02/08 LHAN08).

Го серія підходить для машини волоконного лазера потужністю >20 кВт (Raysoar P/N LHAN07)

У цьому сценарії найперше варто обрати економічний однoshаровий сопло. Для стабільного різання середніх і товстих плит (8–30 мм), якщо потрібно ще більше покращити поверхню різу та зменшити шлак, варто розглянути технологічне оновлення: використання генератора суміші газів Raysoar (наприклад, суміш азоту та кисню). Змішаний газ оптимізує реакцію горіння, потенційно підвищуючи якість при одночасному балансуванні загальних витрат за рахунок точного налаштування параметрів. Під час роботи спостереження за напрямком розпилювання іскор — простий і ефективний метод діагностики: іскри мають розпилюватися строго вертикально вниз.

Сценарій Два: Різання нержавіючої сталі азотом для отримання блискучої поверхні — прагнення до ідеальної якості.  

Еку  Серія Швидке та економічне різання через подвійні повітряні канали, що забезпечує високу швидкість, стабільність і економічність різання нержавіючої сталі азотом. (Raysoar P/N LHGN02)

Це найвимогливіший сценарій з точки зору технологічних вимог. По-перше, обов’язковим є двошаровий сопло, оскільки саме воно є фізичною основою для досягнення оксидно-вільної, блискучої поверхні. По-друге, стабільність та чистота джерела газу — це життєва необхідність; чистота нижче 99,99% або надмірні коливання тиску безпосередньо призведуть до потемніння поверхні зрізу. Генератор високочистого азоту Raysoar забезпечує безперервне та стабільне живлення газом, формуючи основу для підтримки стабільної якості протягом тисяч операцій різання. У цьому сценарії відстань між соплом та заготовкою має бути меншою, а не більшою, а також верстат для різання повинен мати добру стабільність слідкування.

Сценарій третій: Різання стисненим повітрям — контроль загальних витрат  

BST Серія Одношаровий високошвидкісний та економічний різ передбачає високу швидкість, стабільний та економічний розріз нержавіючої сталі та алюмінієвих сплавів з використанням азоту. (Raysoar P/N LCTN03)

Для різання неметалевих матеріалів або декоративних тонких металів одношарове стандартне сопло зі стисненим повітрям є рішенням з контролем вартості. Проте найбільший ризик полягає у наявності води та масла в неочищеному стисненому повітрі, що може забруднювати лінзи, змінювати характеристики різання та пошкоджувати сопло. Тому інвестування в професійну систему стисненого повітря, призначену спеціально для лазерного різання (наприклад, інтегроване рішення Raysoar Pure Air Cutting), щоб забезпечити сухе та чисте повітря, є необхідним кроком для запобігання більших втрат.

Сценарій Чотири :Вуглецева сталь Смесь -газ Різання — прагнення до максимальної ефективності та якості  

BST Серія Одношаровий високошвидкісний та економічний різ передбачає високу швидкість, стабільний та економічний розріз нержавіючої сталі та алюмінієвих сплавів з використанням азоту. (Raysoar P/N LCTN03)

При виборі сопл для різання змішаним газом основна мета полягає в підвищенні концентрації потоку газу, збільшенні швидкості різання та якості поверхні зрізу; а також у зменшенні прилипання шлаку до сопла, що продовжує термін його служби. Рекомендуються сопла Raysoar HCP (з хромовим твердим покриттям).

Пріоритет слід віддавати вибору сопл Лаваля для збільшення швидкості повітряного потоку; сопла з антипригарним покриттям.

Використання, обслуговування та усунення несправностей

Щоденний контрольний список на три хвилини

Стабільне просте технічне обслуговування може значно подовжити термін служби сопла та забезпечити стабільність процесу різання:

1. Візуальний і тактильний огляд перед зміною: перевірте, чи є отвір сопла круглим і гладким; пройдіться пальцем по краях, щоб виявити заусенці або пошкодження.

2. Щотижневе глибоке очищення: завжди використовуйте спеціальний мідний очисний стрижень для обережного очищення. Категорично уникайте використання твердих предметів, таких як залізна дріт або сталеві шпильки, які можуть пошкодити внутрішню стінку.

3. Калібрування концентричності: використовуйте центрувальний інструмент для калібрування концентричності між лазерним променем і соплом. Це є основою забезпечення рівномірності різання.

Докладний посібник із усунення поширених несправностей

При виникненні проблем з якістю різання дотримуйтесь такої логіки усунення несправностей:

Шорстка поверхня різу з діагональними смугами: спочатку перевірте, чи отвір сопла не зношений до овальної форми або чи немає дефектів — це найпоширеніша причина. Далі переконайтеся, що відстань між соплом та заготовкою є правильною, і підтвердьте концентричність. Якщо проблема залишається, перевірте джерело газу та стабільність тиску й чистоти газу.

Сильний нижній шлам: спочатку переконайтеся, що показання манометра відповідають вимогам процесу, і перевірте наявність витоку повітря в газовому трубопроводі. Далі оцініть, чи надто малий діаметр отвору сопла для товщини матеріалу, і спробуйте збільшити його на один розмір. Нарешті, врахуйте, чи проблема виникає через невідповідність енерговкладення через надто повільну швидкість або недостатню потужність, виходячи зі стану різання.

Аномальне спалення сопла: якщо ріжуться сильно відбиваючі матеріали, спочатку перевірте, чи не використовується помилково одноконтурне сопло. Далі перевірте, чи не має місця сильне зміщення центру променя, і відкалібруйте головку різання. У випадках різання киснем також перевірте, чи не занадто низька чистота кисню, оскільки неповне згоряння призводить до відбиття тепла вгору, що руйнує сопло.

Точний підбір, негайний результат

По суті, вибір ідеального лазерна насадка для різання є систематичним процесом підбору найточнішого «пневматичного інтерфейсу» для вашої унікальної комбінації матеріалу, допоміжного газу та потужності лазера. Успіх залежить від чіткої триетапної логіки вибору, яка враховує основні змінні:

Тип: Фундаментальне рішення. Вашим першим і найважливішим вибором є сопло з одним або двома шарами. Це рішення визначається типом матеріалу та бажаною якістю зрізу.

Оберіть сопло з одним шаром для економічного та високошвидкісного різання вуглецевої сталі киснем або неметалів повітрям, коли пріоритетом є максимальна швидкість різання.

Сопло з подвійним шаром є обов’язковим для отримання безоксидних та блискучих зрізів нержавіючої сталі чи алюмінію азотом, а також необхідне для безпечного та ефективного різання високовідбивних металів, таких як мідь. Це основа точності та захисту лінзи.

Калібр : Ключ до фокусування енергії. Калібр регулює швидкість і об’єм потоку газу, безпосередньо впливаючи на енергетичну щільність різання та здатність видалення шлаку.

Малі калібри (наприклад, Φ1.0-1.5 мм) концентрують енергію для чистих, вузьких розрізів на тонких аркушах (<3 мм).

Середні калібри (наприклад, Φ2.0-2.5 мм) забезпечують найкращий баланс для стабільного, високоякісного різання матеріалів середньої товщини (3–10 мм).

Великі калібри (наприклад, Φ3.0-4.0 мм) забезпечують високий об’єм потоку, необхідний для ефективного видалення шлаку з товстих плит (>10 мм).

Відстань до поверхні: Динамічний точний налаштувач. Це не параметр типу «встановив і забув». Відстань від сопла до заготовки має активно контролюватися для підтримки оптимального тиску газу в точці різання.

Потребує динамічної корекції залежно від товщини матеріалу та фази різання — спочатку більша відстань для безпеки, потім оптимізована менша відстань для якості під час різання, а також адаптація під різні матеріали.

Саме точний контроль на цьому етапі перетворює гарний розріз на ідеальний, забезпечуючи чисті краї та запобігаючи зіткненню сопла.

Опанування цих трьох основ — типу, діаметра та висоти — дає змогу системно усувати проблеми з якістю різання й розкрити весь потенціал вашого обладнання.

Співпраця з Raysoar: від точного підбору до гарантованої продуктивності

Вибір лазерна насадка для різання по суті полягає у підборі найбільш відповідного «пневматичного інтерфейсу» для вашого матеріалу, газової системи та потужності. Важливою є чітка логіка вибору: спочатку визначте одноконтурний чи двоконтурний тип залежно від властивостей матеріалу та вимог до якості; далі оберіть оптимальний діаметр отвору залежно від товщини матеріалу та цілей різання; на завершення, точно налаштуйте відстань до поверхні під час динамічного різання, щоб знайти баланс між стабільністю та ефективністю.

Shanghai Raysoar Electromechanical Equipment Co., Ltd. (Raysoar) глибоко розуміє, що виняткові результати різання залежать від синергетичної стабільності всього технологічного ланцюга — від джерела газу до сопла. Ми пропонуємо не лише високоякісні продукти сопел, але й професійну підтримку, яка охоплює рішення для стабільних джерел газу (високочистий азот, суміші газів, сухе чисте повітря) та оптимізацію процесів на місці, забезпечуючи, щоб «останній міліметр» вашого обладнання завжди працював на піку своїх можливостей.

Дозвольте нашому досвідові гарантувати досконалість цього «останнього міліметра» для вас.
Відвідайте https://www.raysoarlaser.com/щоб отримати спеціалізовану діагностику процесу та план оптимізації.