Volokonli lazer kesish uskunasi 30 mm dan yuqori qalinlikdagi plastinakalarni qayta ishlashi mumkinmi?

Volkonali laser kesish apparatlari qiladigan kesish qalinligi chegaralari: Nazariyadan amaliy imkoniyatgacha

Ultrayuqori quvvatli volkonali laserlar (12–30 kW) qalin plastinkalarni kesishni qanday qilib qayta belgiladi

Bugungi kunda tolali lazer kesish uskunalari 30 mm dan qalinroq plastinalarni juda ishonchli tarzda kesib o'ta oladi, bu esa hozir mavjud bo'lgan 12 dan 30 kVt gacha bo'lgan juda quvvatli lazer manbalariga ega bo'lish tufayli amalga oshiriladi. Aniq raqamlarga qarasak, 30 kVt quvvatda ishlaydigan uskunalar uglerodli po'lat plastinalarni 80 mm gacha va chelka qo'shilgan po'latni taxminan 70 mm gacha kesib o'ta oladi. Bu imkoniyat ko'plab ishlab chiqaruvchilarga konstruktiv detallarni ishlab chiqarishda plazma kesish yoki oksigen-yonilg'i usullariga tayanishdan voz kechish imkonini beradi. Buni amalga oshirishda faqat g'ayrioddiy quvvatdan iborat emas. Yaxshilanishlar yorug'lik nurining sifati, aqlli issiqlik boshqaruvi tizimlari va kesilayotgan materialga energiyaning qanchalik samarali yetkazilishi hisobiga amalga oshiriladi. Masalan, 25 mm li uglerodli po'lat plastinalari bilan ishlashda 30 kVt va 15 kVt li tizimlar o'rtasidagi farqni oling. Yuqori quvvatli versiya ishni taxminan 40 foiz tezroq yakunlaydi. Shuningdek, haqiqiy ishlab chiqarish sharoitida o'tkazilgan sinovlar shuni ko'rsatadiki, bu tizimlar jarayon davomida yordamchi gaz sifatida azotdan foydalangan holda 40 mm li plastinalarda ham doimiy kesish tezligini — minutiga 0,8 metrni saqlaydi.

Fizika asoslari: Quvvat zichligi, nurlanish sifati (BPP) va materiallarning issiqlik xususiyatlari

Qalin plastinkalarni kesishda yaxshi natijaga erishish asosan vatt birlik maydon maydoniga to'g'ri keladigan quvvat zichligini saqlashga bog'liq bo'ladi, bu esa past Nurlanish parametrlari ko'paytmasi (BPP) bilan ta'minlanadi. Agar nurlanish sifati 2,5 mm·mrad dan past bo'lsa, bu nurning material ichiga chuqurroq fokuslanishini ta'minlaydi va shu sababli kesish chetlari 30 mm belgisidan o'tganda ham to'g'ri burchakli qoladi. Qora metall ishlov berishda kislorod qo'shilganda kesishni osonlashtiruvchi ekzotermik reaksiyalar hosil bo'ladi. Biroq, ayni paytda nikelli po'lat boshqa vaziyatni namoyish etadi: uning yorqinlik xususiyatlarini hisobga olgan holda, qo'pol qoldiqlarning hosil bo'linishini oldini olish uchun tozalangan azot kerak bo'ladi. Alyuminiy esa boshqa qiyinchilikka sabab bo'ladi, chunki u issiqlikni juda yaxshi o'tkazadi; shu sababli ko'pchilik korxonalar 30 kW quvvatli avtomatlar to'liq quvvatda ishlayotganda ham 35 mm gacha qalinlikdagi detallarni kesishda qiyinchilik chekadi. Erish jarayonida sodir bo'ladigan hodisalar ham muhim ahamiyatga ega: fazoviy o'zgarishlar energiya yutish miqdorini o'zgartiradi va bu 50 mm qalinlikdagi nikelli po'lat detallar uchun taxminan 1,5 mm chuqurlikdagi issiqlik ta'sir qilgan zona (HAZ) hosil qiladi. Shu sababli operatorlar baribir doimiy kesish natijalarini olish uchun har ikkala temperaturani boshqarish va optik sozlamalarni ehtiyotkorlik bilan muvozanatlashlari kerak.

Fiber laser kesish uskunasi uchun 30 mm dan yuqori qalinlikdagi plastinkalarga xos materiallar samaradorligi

Karbonli po'lat: 30 kW quvvatda maksimal 80 mm – eksotermik oksidlanishdan foydalanib

Karbonli po'lat uchun kesish mumkin bo'lgan maksimal qalinlik 30 kW li tizimda eksotermik oksidlanish jarayoni tufayli taxminan 80 mm ni tashkil qiladi. Bu usul kislorod yordamini talab qiladi va bu esa doimiy issiqlik reaksiyasini boshlaydi. Bu jarayonning qiziqarli jihati shundaki, metall o'zi jarayonda bir qancha energiya ajratib beradi, shu sababli faqat lazerdan kamroq quvvat talab qilinadi. Bu ta'sir tufayli operatorlar odatda daqiqasiga 0,3–0,8 metr oralig'ida barqaror kesish tezligini qo'lga kiritadilar. Yana bir afzallik sifatida kesishdan keyin kam miqdorda qoldiq (dross) hosil bo'ladi. Bu strukturali detallarni ishlab chiqarishda juda muhim, chunki ular ko'pincha keyingi tozalash ishlari talab qilmasa ham bo'ladi; natijada yakuniy qayta ishlash bosqichlari uchun sarflanadigan vaqt hamda mablag' tejalanadi.

Ruxsatsiz po'lat va alyuminiy: mos ravishda 70 mm va ~35 mm chegaralari – aks ettiruvchanlik va qoldiq (slag) muammolari

Birinchi navbatda, chelikli po'lat bilan ishlashda muammolar boshlanishidan oldin qalinlikda taxminan 70 mm chegarasi mavjud. Material xrom oksid qatlamlarini hosil qiladi va aks ettirish qobiliyati taxminan 40% dan ortiq pasayadi; bu esa operatorlarga azot bosimini ehtiyotkorlik bilan nazorat qilish va kesish jarayonini sezilarli darajada sekinlashtirishni talab qiladi. Masalan, 50 mm qalinlikda kesish tezligi chetlarni saqlab qolish uchun faqat 0,2 metr daqiqasiga tushadi. Alyuminiy esa butunlay boshqa qiyinchiliklarga sabab bo'ladi. Uning yuqori issiqlik tarqalish tezligi va suyuq shlakning qanchalik osongina qolishi alyuminiyni taxminan 35 mm dan ortiq qalinlikda, hatto 30 kVt kabi to'liq quvvatda ishlaydigan uskunalarda ham ishonchli kesishni qiyinlashtiradi. Bu materiallar bilan ishlagan har qanday kishi shu chegaralarni buzishga urinishning odatda yomon natijaga olib kelishini biladi. Tezlik, kesilgan chetlarning sifati va qolgan shlak bilan shug'ullanish o'rtasida doimiy ravishda nuqtai nazarlar o'rtasida uzviy kompromisslar qilish kerak bo'ladi — agar keyinchalik qo'shimcha yakuniy ishlash bosqichlarini qo'llamasak.

Fiber Laser Kesish Mashinasida Ishonchli ≥30 mm Ishlov Berish Uchun Muhim Kesish Parametrlari

Yordamchi Gaz Strategiyasi: Kislorod va Azot Bosimi, Tozaligi hamda Oqim Dinamikasi

Qalin plastinkalar bilan ishlashda to'g'ri gazni tanlash barcha farqni qiladi. To'liq kislorod (99,5% dan yuqori) uglerodli po'lat uchun a'lo ishlaydi, chunki u foydali eksotermik reaksiyalarga sabab bo'ladi, lekin bu bir vaqtning o'zida yuqori oksidlanish xavfini ham keltirib chiqaradi. Ruxsiz po'latni kesishda oksidlar bo'lmagan tozalik chetlari olish uchun 25 bar dan yuqori bosimda azot kerak, lekin aluminiy o'zining aks ettiruvchi xususiyati tufayli barchaga bosh og'rig'iga sabab bo'ladi. Gaz oqimini laminar usulda saqlash kesishni barqaror tutishga va burilish burchagidagi o'zgarishlarni kamaytirishga yordam beradi. Agar oqim turbulent bo'lsa, suyuq material to'g'ri chiqarilmaydi. Sanoatda sinovdan o'tkazilgan gaz sozlamalariga amal qiladigan ishlab chiqaruvchilar standart zavod sozlamalariga nisbatan ishlov berilayotgan detallarga 40% ga kamroq qoldiq qolishini kuzatishadi. Bu turdagi aniqlik ishlab chiqarish muhitida doimiylik muhim ahamiyat kasb etadigan joylarda juda muhim.

Qoldiqni va burilish burchagini nazorat qilish uchun tezlik, fokal pozitsiya va impul's modulyatsiyasi

Uchta o'zaro bog'liq parametr qalin qismlarda kesish sifatini boshqaradi:

• Kesish Tezligi to'liq eritma chiqarilishini ta'minlash uchun 30 mm karbonli po'latda kamida 0,8 m/daqiqaga teng bo'lishi kerak;
• Fokuslanish pozitsiyasi energiya zichligini kesish o'rnining pastki qismida maksimal darajada oshirish maqsadida odatda materialning chuqurligining 1/3 qismiga sozlanadi;
• Pulsli modulyatsiya , cho'qqi quvvati o'rtacha quvvatdan 2 marta ortiq bo'lganda, issiqlik ta'siri zonasini (HAZ) 30% ga kamaytiradi va kesish frontini barqarorlashtiradi.

O'zgarishlar natijalarga sezilarli ta'sir ko'rsatadi: yetarli bo'lmagan modulyatsiya qo'rqin qoplama (dross) birikishini 60% ga oshiradi; noto'g'ri fokus joylashuvi kesish o'rnining konus shaklidan og'ishini 5° dan ortiq darajada kengaytiradi — bu ikkalasi ham keyingi ishlash xarajatlarini oshiradi.

Sanoatda qalin plastinkalarni volframli tolali lazer bilan kesishda amaliy cheklovlar va muvozanatlashuvlar

Boshlang'ich kesish barqarorligi va yopiq qirralarning sifati o'rtasidagi munosabat: 30 mm dan ortiq qalinlikdagi ilovalarda quvvat paradoksi

Yuqori quvvat darajalaridan — 20 dan 30 kVtgacha — foydalanish aniqoq qilib, 40 mm dan yuqori qalinlikdagi po'lat plastinkalarni kesishda ishni bajaradi, lekin bu bilan birga kamchiliklari ham bor. Barcha qo'shimcha quvvat metall sirtlarida oksidlanish va kesishdan keyin noaniq chetlar kabi muammolarga sabab bo'ladi. Aksariyat tajribali operatorlar 45 mm karbonli po'lat bilan ishlay boshlaganda quvvat sozlamasini taxminan 15–20 foizga pasaytiradilar. Bu to'g'ri kesishni saqlashga va yakuniy sirtning yaxshi ko'rinishini ta'minlashga yordam beradi. Issiqlikni nazorat qilish uchun impuls modulyatsiyasi usullaridan foydalansak ham, kesishdan keyingi sirtning xavfli qalinligi (Ra) o'lchovlari 25 Ra dan yuqori bo'lib qoladi, agar biz kesishdan keyin sirtning yengil shlyafetlanishini amalga oshirmasak. Ishonchli kesish jarayoni va barcha odamlar istagan ajoyib yakuniy sifat standartlari o'rtasidagi muvozanatni saqlashdan qochib bo'lmaydi.

Issiqlik ta'sir qilgan zona (HAZ), kesish doirasining torayishi va keyingi ishlash oqibatlari

Qalin plastinkalarni lazer bilan kesish oqibatida doimiy termik ta'sirlar paydo bo'ladi, bu esa keyingi operatsiyalarga ta'sir qiladi:

• HAZ chuqurligi 50 mm li zinklangan po'latda kesish chetidagi mexanik xususiyatlarga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan 1,5 mm gacha yetadi;
• Kesish yorug'ligi egilishi 2–5° oralig'ida o'zgaradi, bu dasturiy ta'minot orqali kompensatsiya talab qiladi va montajlarda mos kelish aniqiligini cheklaydi;
• Drossning yopishishi ayniqsa, zinklangan po'lat va alyuminiyda kesishning pastki uchdan bir qismida 0,3 mm dan oshishi mumkin.

Ushbu qiyinliklar bilan shug'ullanishda ishlash vaqtlari albatta oshadi. Kesish chizig'i sirtlarini g'ishtlab ishlash odatda umumiy tsikl vaqtining 15 dan 25 foizigacha qismini oladi. Shuningdek, detallarning ishlov berilgandan keyin burilishini oldini olish uchun ko'pincha zarur bo'ladigan qo'shimcha termik qayta ishlash — stressni yo'qotish uchun anneylingni ham unutmaslik kerak. Hatto korxonalar dinamik fokusni kuzatish yoki turli bosqichlarda gazlarni almashtirish kabi ilg'or usullardan foydalansalar ham, 40 mm dan qalinroq materiallarda shu noqulay termik kuchlanishlardan qutulib chiqish mumkin emas. Shuning uchun ko'plab ishlab chiqarish korxonalari strukturali komponentlarga dastlabki shakllarni lazer kesish orqali, so'ngra yakuniy ishlov berishni an'anaviy ishlov berish usullari bilan bajarishga asoslangan eski usulini saqlab qolishadi.