Обеспечение качества лазерной резки и решение возможных проблем [Часть 1]

При использовании оптоволоконного лазерного станка для обработки металлических материалов, обеспечение высокого качества резки является ключевой задачей. Для производителей металлопродукции, от качества лазерной резки зависит соответствие стандартам, сокращение потерь материала, повышение эффективности производства и снижение производственных издержек. Лазерные резаки играют важную роль в металлообрабатывающей индустрии, благодаря своей высокой скорости и точности.

В данной статье собрана полезная информация о контроле качества лазерной резки и возможных проблемах, с которыми можно столкнуться при работе с лазерным резаком. Мы уверены, что данное руководство станет надежным и полезным инструментом для операторов лазерных станков, позволяющим им успешно управлять процессом контроля качества лазерной резки в реальных рабочих условиях и достигать впечатляющих результатов.

Процесс лазерной резки металла включает в себя следующие ключевые этапы:

1. Источник лазерного излучения генерирует высокоэнергетический лазерный луч, который затем фокусируется через фокусирующую линзу, отраженную от отражающей линзы.
2. Лазерный луч проходит через специальное сопло, в то время как вспомогательный газ, сопровождающий лазерный луч, также выдувается через это сопло.
3. Сфокусированный лазерный луч попадает на обрабатываемую заготовку. Энергия, сосредоточенная в лазерном луче, превышает температуру плавления и испарения металла, что приводит к мгновенному плавлению и испарению материала, создавая отверстие.
4. Режущая голова лазерного станка управляет движением лазерного луча в соответствии с заранее заданной траекторией, обеспечивая непрерывное формирование реза.

Лазерная резка представляет собой комплексный процесс, включающий в себя взаимодействие лазерного луча, вспомогательного газа и сопла. Правильная настройка параметров, таких как мощность лазера, характеристики газа, подбор правильного сопла и скорости резки, позволяет достичь гладкого и качественного реза на заготовке. Тем не менее, операторы часто сталкиваются с вызывающими затруднения вопросами касательно оценки качества лазерной резки и их причин. В следующем разделе мы рассмотрим методы оценки качества лазерной резки.

Оценка качества лазерной резки играет важную роль в обеспечении оптимальных результатов. Операторы могут провести оценку качества лазерной резки, уделяя внимание следующим аспектам:

В начале процесса резки, лазер должен пробивать небольшое отверстие на поверхности заготовки перед продолжением реза. Этот этап, называемый также прожигом, имеет большое значение. Операторы должны обратить внимание на появление аномальных искр, необычных шумов или большого зазора при прожиге. Если возникают указанные аномалии, это может указывать на неправильные параметры лазерной резки.

Поскольку многие металлические заготовки используются как механические детали, важно, чтобы размер реза соответствовал требованиям и не выходил за пределы допустимого. С использованием штангенциркуля или других измерительных инструментов необходимо проверить соответствие размеров заготовки заданным параметрам. Также важно удостовериться, что фактический контур реза совпадает с заданной траекторией резки. Неправильные настройки или проблемы с соплом могут привести к деформации контура. Например, при резке круглой детали, неправильные настройки могут привести к формированию несовершенного круга.

Прорезь образуется в процессе лазерной резки металла при частичном плавлении материала под воздействием лазера. Размер прорези является важным параметром, отражающим качество лазерной резки. Если размер прорези слишком большой, это может свидетельствовать о чрезмерной мощности лазера или недостаточной скорости резки, что приводит к избыточному плавлению металла.

Оценка шероховатости поверхности резки осуществляется путем анализа глубины вертикальных рисунков, формирующихся на поверхности резки. Резко очерченные и глубокие вертикальные линии свидетельствуют о значительной шероховатости и низком качестве резки. В то время как мелкие вертикальные узоры указывают на низкую степень шероховатости и высокое качество резки.

Угол конусности - это разница между направлением верхней и нижней части пропила при лазерной резке. В большинстве случаев при правильной настройке параметров лазерной резки конусность при обработке металлических пластин в пределах 10 мм остается минимальной и не вызывает серьезных проблем. Однако при работе с большими толщинами положение фокуса лазера может постепенно изменяться, что может привести к увеличению угла конусности и расширению режущего шва. Уровень конусности можно отрегулировать в определенных пределах. Если угол конусности слишком велик, это, как правило, связано с неправильными параметрами настройки.

Грат напрямую связан с качеством лазерной резки и являются частой проблемой при обработке различных металлов. Обычно процесс лазерной резки характеризуется отсутствием грата. Если на режущей кромке присутствует грат, это указывает на неправильные параметры лазерной резки. Существует множество методов решения проблем с гратом, которые мы подробно рассмотрим во второй части данной статьи.

Деформация также является распространенной проблемой в металлообрабатывающей индустрии. Это обычно происходит при резке тонких металлических листов или обработке мелких металлических деталей. Неправильные параметры лазерной резки, слишком высокая температура от лазерного излучения могут вызвать термическую деформацию материала. Для предотвращения перегрева и деформации материала необходимо контролировать параметры лазерной резки, такие как мощность лазера и скорость подачи.

Станок для лазерной резки работает путем плавления или испарения материала. Материал вокруг режущей прорези также подвергается нагреву и изменению молекулярной структуры из-за лазерного воздействия. Эта область, где изменяется молекулярная структура из-за теплового воздействия лазера, называется зоной термического влияния (HAZ). Появление HAZ при лазерной резке неизбежно, но можно принять соответствующие меры для контроля размера этой зоны в разумных пределах.

В предыдущем разделе мы изучили методы оценки и контроля качества лазерной резки металлов. В следующем разделе мы подробно рассмотрим семь ключевых факторов, которые оказывают влияние на качество процесса лазерной резки. Этими факторами являются лазерный источник, мощность лазера, скорость лазерной резки, фокусировка лазера, вспомогательный газ, давление газа и сопло. Разобравшись с этими семью аспектами, вы сможете лучше контролировать и улучшить качество вашей лазерной резки.

Лазерный источник представляет собой источник энергии для лазерной резки. Качество лазерного источника имеет существенное воздействие на окончательное качество резки. На рынке существует множество надежных брендов лазерных источников, таких как IPG, Raycus, Max, JPT и другие. При выборе лазерного станка важно учесть стабильность работы и долговечность лазерного источника, чтобы обеспечить более точное управление качеством лазерной резки.

Мощность лазера - это способность станка для лазерной резки проникать через материал. Разные материалы и толщины требуют различной мощности для оптимальной резки. Неправильная мощность может негативно влиять на качество резки. Использование слишком высокой мощности может вызвать шероховатость и грат на поверхности реза, в то время как слишком низкая мощность может привести к неполной резке материала. Важно настроить мощность лазера соответствующим образом в зависимости от конкретного материала и его толщины для достижения оптимальных результатов резки.

Скорость резки - это важный параметр, который влияет на качество и эффективность процесса лазерной резки. Этот фактор вместе с мощностью лазера, определяют оптимальную скорость выполнения резки. Правильное установление скорости играет решающую роль в обеспечении высокого качества резки. Если скорость слишком высока, материал может остаться недорезанным из-за недостаточного тепла. С другой стороны, слишком низкая скорость может привести к перегреву материала и созданию реза с увеличенной шириной и шероховатой поверхностью.

Cфокусированная точка лазерного луча обладает наивысшей плотностью энергии, и её размер напрямую влияет на качество лазерной резки. Чем меньше размер светового пятна, тем лучше результат. Положение фокуса лазерного луча также существенно влияет на параметры резки, включая размер пропила, шероховатость и конусность. Перед началом работы с лазерным станком важно убедиться, что фокус лазерного луча настроен правильно. Например, при работе с углеродистой сталью положение фокуса находится на поверхности материала, и чем толще материал, тем выше положение фокуса. Для нержавеющей стали положение фокуса находится ниже поверхности материала, и при увеличении толщины материала положение фокуса будет смещаться вниз.

Взаимодействие с вспомогательным газом представляет собой важный аспект в процессе лазерной резки. Он помогает лазерному лучу более эффективно резать материал и одновременно удалять шлак. Обычно используются различные газы в зависимости от типа материала, включая кислород, азот и воздух. Кислород, например, применяется при работе с инструментальной сталью, мягкой сталью и толстой углеродистой сталью. Азот применяется для резки нержавеющей стали, мягкой стали и оцинкованной стали. Воздух используется для обработки алюминия. Чистота вспомогательного газа также играет важную роль: например, для азота минимальный уровень чистоты составляет 99,5%.

Давление вспомогательного газа оказывает существенное воздействие на качество и точность лазерной резки. Оно воздействует на эффективность сдувания шлака и, следовательно, на итоговый результат. Разные металлические материалы требуют разных оптимальных значений давления газа. Слишком низкое давление газа может привести к тому, что расплавленный материал не будет эффективно удаляться и прилипнет к обратной стороне реза. С другой стороны, слишком высокое давление газа может ослабить режущую способность лазерного луча, что сделает пропил более грубым и широким.

Роль сопла заключается в контроле области впрыска вспомогательного газа и, следовательно, влияет на качество лазерной резки. Дизайн, размер и высота сопла оказывают важное воздействие на итоговое качество резки. Даже небольшие повреждения сопла могут привести к неравномерному потоку воздуха и негативно сказаться на качестве резки. Разные диаметры сопла подходят для разной толщины материала. Например, для резки нержавеющей стали толщиной 1-6 мм рекомендуется сопло с диаметром 1.2 мм, а для нержавеющей стали толщиной 6-10 мм - сопло с диаметром 2.0 мм. Операторам следует бережно обращаться с соплом, защищать его от ударов, деформации или перегрева. Кроме того, необходимо обеспечить соосность сопла с лазерным лучом, чтобы достичь наилучшего качества резки. Расстояние между соплом и материалом также имеет значение для контроля качества лазерной резки.

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Снятие фасок с помощью оптоволоконных лазерных станков»‎ и «‎Советы по лазерной резке металла для начинающих»‎.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!