صفر تا ۱۰۰ نقش گاز کمکی در برش لیزری فیبری

نقش گاز کمکی در برش لیزری فیبری چیست ؟ به عنوان یک تازه کار در زمینه برش لیزری، آیا اغلب در طول این فرآیند احساس خستگی می کنید؟ آزمایش با صفحات، گازها، فشار هوا و قدرت های مختلف می تواند گیج کننده باشد و باز هم به نتایج دلخواه نرسید. آیا در مورد انتخاب گاز کمکی مناسب و اینکه چه عواملی بر کیفیت برش تاثیر می گذارد فکر کرده اید؟ برای مواد مختلف از کدام گاز کمکی باید استفاده کرد؟ فشار گاز کمکی چگونه کنترل می شود و نیاز به خلوص آن چیست؟ 

اما قبل از پرداختن به نقش گاز کمکی در برش لیزری فیبری، باید بدانیم قدرت لیزر چه تاثیری بر برش دارد.

قدرت و سرعت برش لیزری

قدرت لیزر به طور قابل توجهی بر ضخامت، سرعت، عرض و کیفیت برش تاثیر می گذارد. به طور کلی، هرچه قدرت لیزر بیشتر باشد، مواد قابل برش ضخیم تر و سرعت برش بیشتر می شود. با این حال، یک محدوده بهینه از توان لیزر برای ضخامت صفحه و سرعت برش مشخص وجود دارد، جایی که زبری سطح برش در ان حداقل می­باشد. انحراف از این محدوده توان بهینه، منجر به افزایش زبری سطح، کاهش راندمان پردازش و افزایش هزینه می­گردد.

در نهایت، شایان ذکر است که وقتی توان لیزر و فشار گاز کمکی ثابت هستند، سرعت برش و عرض شکاف یک رابطه معکوس غیرخطی دارند. با افزایش سرعت برش، عرض شکاف کاهش می یابد و با کاهش سرعت برش، عرض شکاف افزایش می یابد. رابطه بین سرعت برش و زبری سطح مقطع برش سهمی است. هنگامی که سرعت برش از صفر افزایش می یابد، زبری سطح مقطع برش به تدریج کاهش می یابد و با افزایش سرعت برش به کاهش ادامه می دهد. هنگامی که به سرعت برش بهینه رسید، زبری سطح به حداقل می رسد. با این حال، اگر سرعت برش بیش از یک نقطه خاص به افزایش ادامه دهد، برش از طریق مواد غیرممکن می شود و زبری سطح دوباره شروع به افزایش می کند.

سیستم NC می تواند به طور خودکار قدرت برش را بر اساس سرعت برش تنظیم کند. به عنوان مثال، هنگام برش دایره های کوچک و زوایای تیز، سرعت برش معمولاً کندتر است و سیستم NC می تواند قدرت برش را کاهش دهد تا دقت و کیفیت عالی بخش برش را تضمین نماید.

گاز کمکی برش لیزر فایبر

درک نقش گاز کمکی در برش لیزری بسیار مهم است. برای از بین بردن سرباره در برش، خنک کردن سطح مواد در حال پردازش برای کاهش ناحیه تحت تأثیر حرارت، خنک کردن لنز محافظ برای جلوگیری از آلودگی و در برخی موارد برای محافظت از فلز پایه استفاده می شود.

حتما مطالعه کنید : برش لیزری چیست و چگونه کار می کند؟

انواع و ویژگی های گاز کمکی

گازهای کمکی که معمولاً در برش لیزری استفاده می شوند نیتروژن، اکسیژن و هوا هستند. گاز کمکی در برش لیزری بسیار مهم است زیرا به حذف مواد ذوب شده و تبخیر شده از برش کمک می­نماید و همچنین دود تولید شده در طول فرآیند برش را از بین می برد و موانع فرآیند برش را کاهش می دهد. فشار و سرعت جریان مورد نیاز برای گاز کمکی بسته به ضخامت و نوع ماده بریده شده متفاوت است. هنگام برش صفحات فولادی کم کربن، معمولاً از اکسیژن استفاده می­شود. هدف از استفاده از اکسیژن در برش فولاد کربنی، مشتعل شدن و حذف مواد ذوب شده است.

به عنوان یک تازه کار در زمینه برش لیزر، آیا اغلب در طول فرآیند برش لیزر با مشکلاتی مواجه می شوید؟ علیرغم آزمایش صفحات، گازها، فشار هوا و قدرت های مختلف، ممکن است هنوز در مورد ترکیب بهینه مطمئن نباشید.

برای انتخاب بهترین گاز کمکی، شناخت نقش آن و عوامل موثر بر کیفیت برش مانند فشار و جریان و همچنین خلوص گاز ضروری است. برای برش صفحات فولادی کم کربن، معمولاً از اکسیژن استفاده می شود. نقش اکسیژن در فرآیند برش سوخت رسانی و حذف مواد مذاب است. خلوص اکسیژن باید بالاتر از ۹۹.۵٪ باشد، با خلوص بالاتر که منجر به یک سطح برش روشن تر می شود.

با این حال، ناخالصی هایی مانند آب می تواند تأثیر قابل توجهی بر کیفیت برش صفحه داشته باشد. اگر خلوص اکسیژن به اندازه کافی بالا نباشد، یا اگر قطعات نیاز به کیفیت سطح بالاتری داشته باشند، ممکن است لازم باشد خلوص را از طریق خشک کردن اکسیژن یا روش های دیگر بهبود بخشید.

نیتروژن معمولاً برای برش مواد فولادی ضد زنگ و آلیاژ آلومینیوم استفاده می­شود. نقش نیتروژن حذف اکسیداسیون و مواد مذاب است. فشار نیتروژن با ضخامت صفحه افزایش می یابد. برای برش فولاد ضد زنگ، خلوص نیتروژن باید بالاتر از ۹۹.۹۹۹٪ باشد. نیتروژن با خلوص پایین می تواند منجر به زرد شدن سطح برش و کاهش روشنایی شود.

استاندارد خلوص گاز کمکی

استفاده از گازهای کمکی منطبق برای پردازش لیزری مواد مختلف مورد نیاز است. ناخالصی های موجود در گاز کمکی می تواند اثرات مخربی بر روی لنز داشته باشد و در نتیجه نوسانات قدرت برش و ناهماهنگی در سطوح برش جلو و عقب ایجاد می گردد.

استاندارد فشار گاز کمکی برش لیزری فیبری

میزان فشار هوای قابل استفاده برای انواع گازهای کمکی متفاوت است. بر اساس ویژگی­های گاز مانند قابلیت اشتعال و احتراق، تجربه نشان داده است که گاز کمکی می تواند از بازگشت سرباره در طول فرآیند برش جلوگیری و در نتیجه از عدسی داخلی هد لیزر محافظت نماید. به عبارت دیگر، با همان قدرت پردازش، مواد و ضخامت ورق، هرچه فشار گاز بیشتر باشد، دود و گرد و غبار بیشتری را می توان با سرعت واحد خارج نمود. بنابراین، مقدار فشار هوای بالاتر باعث سرعت برش لیزری سریع‌تر می‌گردد، به همین دلیل است که از نیتروژن برای برش ورق‌های نازک استفاده می‌شود.

می توان نتیجه گرفت که قانون کلی برای سرعت برش صفحات نازک عبارت است از: اکسیژن، هوا، نیتروژن.

 این قانون می­تواند به عنوان نقطه شروع برای انتخاب گازهای کمکی توسط کاربران مبتدی مورد استفاده قرار گیرد. اما نکته قابل توجه این است که قانون کلی فوق برای برش لیزری صفحات ضخیم اعمال نمی­گردد. نوع گاز برش مورد استفاده باید بر اساس ویژگی های ورق فردی انتخاب شود. پس از خواندن این مطلب، باید درک اولیه ای از ویژگی های سه گاز کمکی داشته باشید. بیایید نگاه دقیق تری بیندازیم.

• اکسیژن: اکسیژن عمدتا برای برش فولاد کربن استفاده می شود. گرمای واکنش اکسیژن برای افزایش راندمان برش استفاده می‌گردد، اما لایه اکسیدی حاصل ضریب جذب طیفی پرتو ماده بازتابنده را افزایش می‌دهد. این امر سبب می­گردد انتهای شکاف سیاه یا زرد تیره به نظر برسد. اکسیژن عمدتاً برای برش فولاد نورد، فولاد نورد برای سازه های جوشکاری، فولاد کربنی برای ساخت و ساز مکانیکی، صفحات با فشار بالا، صفحات ابزار، فولاد ضد زنگ، ورق های فولادی آبکاری شده، مس، آلیاژهای مس و غیره استفاده می شود. خلوص مورد نیاز برای اکسیژن به طور کلی ۹۹.۹۵٪ یا بیشتر است. فشار و دبی مورد نیاز متفاوت است و با توجه به اندازه مدل نازل و ضخامت مواد برش تعیین می شود. به طور کلی، فشار مورد نیاز ۰.۳-۱Mpa است و نرخ جریان بر اساس ضخامت مواد برش متفاوت است. به عنوان مثال، هنگام برش فولاد کربنی ۲۲ میلی متری، سرعت جریان باید ۱۰ متر مکعب در ساعت باشد که شامل اکسیژن حفاظتی نازل دوگانه نیز می شود.
• نیتروژن: برخی از فلزات برای جلوگیری از اکسیداسیون در حین برش و حفظ کیفیت سطح برش نیاز به استفاده از نیتروژن دارند. این منجر به صفحه انتهایی شکاف سفید رنگ و مقاومت بالایی در برابر جوش، لکه گیری و خوردگی می­گردد. مواد اصلی که می توان با نیتروژن برش داد فولاد ضد زنگ، فولاد آبکاری شده، برنج، آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم است. هدف از استفاده از نیتروژن جلوگیری از اکسیداسیون و دمیدن مذاب است. برای برش با کیفیت بالا، خلوص بالای نیتروژن ضروری است (۹۹.۹۹۹٪ اغلب برای فولاد ضد زنگ با ضخامت ۸ میلی متر یا بیشتر مورد نیاز است). همچنین فشار مورد نیاز، نسبتاً زیاد است. نرخ جریان نیتروژن بر اساس نوع نازل مورد استفاده متفاوت است، اما به طور کلی بسیار بالا است. به عنوان مثال، برش فولاد ضد زنگ ۱۲ میلی متری به سرعت جریان ۱۵۰ متر مکعب در ساعت نیاز دارد، در حالی که برش فولاد ضد زنگ ۳ میلی متر فقط ۵۰ متر مکعب در ساعت نیاز دارد.
• هوا: استفاده از هوا به عنوان گاز کمکی در پردازش لیزر مقرون به صرفه است زیرا می توان آن را مستقیماً از کمپرسور هوا بدست آورد. اگرچه حاوی ۲۰ درصد اکسیژن است، اما راندمان برش در مقایسه با اکسیژن پایین است و شبیه نیتروژن است. ممکن است اثری از فیلم اکسید روی سطح برش دیده شود، اما می تواند به جلوگیری از ریزش پوشش نیز کمک نماید و انتهای برش ظاهری مایل به زرد دارد. عمدتا برای برش موادی مانند آلومینیوم، مس ضد زنگ، برنج، ورق های فولادی آبکاری شده و غیر فلزات استفاده می شود. با این حال، هنگامی که محصولات با کیفیت بالا مورد نیاز است، هوا برای برش آلومینیوم، آلیاژ آلومینیوم و فولاد ضد زنگ مناسب نیست زیرا باعث اکسید شدن مواد پایه می­گردد. انتخاب گاز کمکی به هزینه برش و الزامات محصول بستگی دارد. به عنوان مثال، هنگام برش فولاد ضد زنگ برای محصولات با کیفیت پایین که تحت پردازش بیشتر قرار می گیرند، می توان از هوا برای کاهش هزینه استفاده نمود. اما برای انتخاب گاز کمکی میبایست ویژگی های محصول را در نظر گرفت.

منبع : سایت machinemfg