Лазерно рязане на неръждаема стомана: параметри, помощен газ и насадка

Ако управлявате оптичен лазер и сте рязали въглеродна стомана, първият път, когато заредите лист неръждаема стомана, вероятно ще използвате същите параметри. Не го правете. Неръждаемата стомана не е „малко по-твърда за рязане въглеродна стомана“ — физиката е достатъчно различна, за да се обърне логиката на параметрите, а грешките се проявяват като оцветени ръбове, шлака, която трябва да бъде зашкурена, и загубена корозионна устойчивост на части, които трябваше да бъдат пасивирани.

Това ръководство обяснява какво всъщност се променя при рязането на неръждаема стомана с влакнен лазер, защо азотът — а не кислородът — е стандартният помощен газ, четирите променливи, които определят качеството на рязането, отправна точка за параметрите според дебелината и петте най-чести режима на отказ, свързани с консумативите, които ги отстраняват.

Защо неръждаемата стомана нарушава вашите навици при рязане на въглеродна стомана

Три свойства на материала правят поведението на неръждаемата стомана напълно различно от това на меката стомана под лазерния лъч, като всяко от тях влияе върху различно решение за параметри.

Първо, отражателността. Неръждаемата стомана отразява значима част от дължината на влакнената вълна (~1,07 µm), особено в началото на импулса. Това означава, че е необходима достатъчна пикова мощност, за да се осъществи свързване с повърхността преди стабилизиране на рязането — параметри, които са настроени за въглеродна стомана, често водят до колебания или нестабилно пробиване при неръждаема стомана.

Второ, ниска топлопроводност. Неръждаемата стомана разпространява топлината бавно, затова топлината се натрупва точно в разреза, а не се разсейва в листа. При твърде бавно рязане ръбовете се прегряват; материала буквално изгаря обратно в разреза и се получава груба, повторно затвърдена стена. Това е противоположен режим на повреда спрямо въглеродната стомана, където скоростта обикновено е безопасният параметър.

Трето, окисляване на хром. Неръждаемата стомана получава корозионната си устойчивост от съдържащия се в нея хром. В момента, в който кислородът докосне разтопения ръб, хромът се окислява върху повърхността на реза, ръбът променя цвета си (жълт -> син -> сив) и се губи пасивният слой, който изначално прави детайла "неръждаем". Този единствен факт е причината изборът на помощния газ да има предимство пред всичко останало по-долу.

Защо азотът е стандартният помощен газ за рязане на неръждаема стомана

Рязането на неръждаема стомана с кислород е възможно и е бързо — кислородът поддържа екзотермично горене, което помага на лазерния лъч. Проблемът е, че това горене оставя окислен и променил цвета си ръб, който не изпълнява изискванията за корозионна устойчивост за всеки детайл, който ще се използва на открито, в хранителната индустрия, в медицински среди или където и да било, където имат значение външният вид и пасивацията. След това трябва да платите втори път за шлифоване, четкане или пасивация на ръба.

Азотът действа обратно. Той покрива зоната на рязане и избутва разтопения метал навън, без да реагира с него, така че ръбът излиза бляскав, без оксиди и готов за заваряване или изпращане. За всеки неръждаем компонент, при който състоянието на ръба има значение, азотът не е премиум опция — той е основният стандарт.

Тук локалното осигуряване на газ става истински инструмент за намаляване на разходите. Серията на Raysoar Ярко рязане произвежда азот с чистота 99,99–99,999 % директно при машината (моделите обхващат лазерна мощност от 3 до 30 kW, дебит от 40 до 150 m³/ч и неръждаема стомана с дебелина от 1 до 25 mm), замествайки доставения течен азот и намалявайки разходите за газ с 50–90 %, при типичен възврат на инвестицията в рамките на 12–24 месеца, в зависимост от обема на употреба и местните цени на газовете. За по-дебели сечения или машини с мощност от 12 до 120 kW смесеният газов генератор разширява възможностите, като намалява чистотата на азота там, където е допустима леко смесена газова среда. Точна резка смесеният газов генератор разширява възможностите, като намалява чистотата на азота там, където е допустима леко смесена газова среда.

Четирите променливи, които определят качеството на рязането

Качеството на рязането с лазер при неръждаема стомана рядко зависи от една-единствена неправилно зададена стойност. Обикновено то е резултат от взаимодействието на четири променливи, а промяната на една от тях без съответната корекция на останалите кара операторите да се въртят в кръг.

1. Мощност на лазера спрямо дебелината на материала

Мощността трябва да се увеличава пропорционално с дебелината, но при неръждаемата стомана неуспехът обикновено се дължи на под - недостатъчна мощност, а не на излишък. При твърде малка мощност лазерният лъч никога не пробива напълно или не поддържа стабилно рязането, което води до непълно проникване и образуване на значително количество шлака. Като правило, за неръждаемата стомана трябва да се заделя повече резервна мощност, отколкото за въглеродна стомана със същата дебелина — ефектът от високата отражателност е напълно реален.

2. Скорост на рязане: твърде висока скорост оставя шлака, твърде ниска причинява изгаряне

Това е най-тесният допустим диапазон при рязане на неръждаема стомана. При твърде висока скорост разтопеният материал не се изхвърля напълно и оставя шлака, окачена под ръба. При твърде ниска скорост ниската топлопроводност работи против вас — ръбът се прегрява и се получава груба, повторно затопена повърхност и понякога зъбчета. Правилната скорост е тази, при която разтопеният материал се отстранява чисто, без да остава достатъчно дълго, за да прегрее ръба.

3. Давление на помощния газ и диаметър на соплото

Давлението и диаметърът са двойка, а не отделни регулировки. По-високото давление издухва разтопеното по-чисто, но само ако диаметърът на соплото може действително да осигури необходимия поток — много малък диаметър при високо давление просто ограничава потока. За неръждаема стомана обичайният работен диапазон е диаметър на соплото от 1,5 до 3,0 мм в комбинация с чист азот под налягане 10–20 бара; този диапазон се разширява с увеличаване на дебелината. Износено или ексцентрично сопло веднага нарушава този баланс, затова състоянието на соплото трябва да се обсъжда заедно с налягането на газа.

4. Положение на фокуса и състояние на защитното прозорче

Положението на фокуса определя къде лъчът е най-концентриран спрямо листа, а за неръждаема стомана това е критично. Дори малко отклонение на фокуса нагоре или надолу води до рязко влошаване на качеството на ръба, дори когато всички останали параметри са перфектни. Невидимият убиец е защитно прозорче защитното прозорче: щом върху него се образува тънък слой разпръснат материал или остатъци от дим, то намалява енергията на лъча, поради което машината фактически губи мощност. Мръсното прозорче е скрита причина за дрейф на параметрите.

Бърза справочна таблица на параметрите по дебелина (1–30 мм)

Таблицата по-долу е изходна точка за рязане с влакнен лазер на неръждаема стомана с високочист азот , организирана в три дебелинни диапазона. Всяко число трябва да се разглежда като регулатор за настройка, а не като спецификация, която може да се приеме безрезервно.

Параметрите се различават в зависимост от модела на лазера, оптичната конфигурация и чистотата на газа; извършете пробно рязане върху отпадъчен материал преди да приложите производствените настройки.

Пет симптома, пет решения

Когато рязането на неръждаема стомана изглежда неправилно, съпоставете симптома с причината, а след това — с консумативния елемент, който отстранява проблема. Повечето оплаквания относно "качеството" се дължат на газа или оптиката, а не на машината.

Шаблонът е последователен: разходният материал обикновено е по-евтин от преизработката, която предотвратява. Защитен прозорец, заменен при първите признаци на филм, струва далеч по-малко от един ден с изпъстрени части и шлифовъчна машина.

Как да определите размера на доставката на помощния газ

Решението за газа не е „кой газ“ — за неръждаемата стомана отговорът е азот — а „как го доставяте“.

За малки серии, многообразие магазинът, бутилиран азот с висока чистота е гъвкавият старт: ниски първоначални разходи, без нужда от допълнително пространство, лесно мащабиране по-късно. Данъкът е логистиката — наемане на бутилки, прозорци за доставка, простои при смяна на бутилките и чистота, която може да варира от партида на партида.

За един магазин режещ неръждаема стомана по няколко часа на ден , генераторът на място променя сметките. Серията Bright Cutting се монтира до машината, произвежда азот (N₂) с чистота 99,99–99,999 % по изискване, напълно елиминира веригата за доставка и — според собствените ѝ спецификации — намалява разходите за газ с 50–90 %, като срокът за възстановяване на инвестициите обикновено е между 12 и 24 месеца, в зависимост от обема на употреба и местните цени на газовете. За средни и дебели материали (при използване на лазери с мощност 12–120 kW) генераторът за смесени газове за финото рязане позволява регулиране на чистотата на газа според конкретните изисквания за рязане, което осигурява по-високи скорости на рязане в сравнение с кислорода, по-високо качество на рязане в сравнение с въздуха и по-ниски разходи за рязане в сравнение с азота.

Следващи стъпки: Изберете дюза и прозорец според дебелината на материала

Вие не трябва да решавате това сами. Три практически стъпки:

• Прегледайте Лазерни дюси за да съответстват диаметърът и марката на вашата резачна глава и дебелината на лентата.

• Прегледайте Защитни Стъкла и задайте честота за подмяна, преди качеството да започне да намалява.

• Поискайте параметричната таблица за рязане на неръждаема стомана и препоръките за консумативи от Raysoar — изпратете модела на вашата машина, типичния обхват на дебелина и дневния обем неръждаема стомана и получете съвместима конфигурация на дюза / прозорец / газ вместо да гадаете.

Често задавани въпроси

Можете ли да режете неръждаема стомана с лазер? Въздушен ?Да, и тя се реже бързо, защото въздухът подхранва екзотермично горене. Компромисът е оксидиран, обезцветен ръб, който губи корозионна устойчивост и обикновено изисква вторична обработка. Използвайте въздух само за части от неръждаема стомана, при които състоянието на ръба няма значение; използвайте азот за всичко останало.

Каква чистота на азота е необходима за ярко рязане на неръждаема стомана? 99,99 % представлява целевата чистота за постигане на чисти, оксид-свободни ръбове; ако чистотата е по-ниска от тази стойност, това може да доведе до потъмняване на ръбовете или неравност на повърхността – феномен, който е особено забележим при по-дебели заготовки, подложени на продължително рязане. За рязане на неръждаема стомана с дебелина над 16 mm изискването за чистота е 99,999 %.

Какъв размер на соплото трябва да използвам за лазерно рязане на неръждаема стомана? Обикновено 1,5–3,0 mm, като диаметърът се увеличава с дебелината: около 1,5–2,0 mm за лист с дебелина 1–3 mm и до 3,0–4,0 mm за дебели плочи. Диаметърът на отвора трябва да се комбинира с достатъчно високо налягане на газа, за да се осигури действителната подавана скорост на потока.

Защо рязаните части от неръждаема стомана стават жълти или кафяви? Почти винаги причината е кислород в зоната на рязане — или защитният газ не е чист азот, или потокът е твърде слаб, за да изключи въздуха, или има теч. Проверете чистотата на газа и цялостността на тръбопроводите, преди да променяте параметрите на машината.

Струва ли си инсталацията на азот на място за неръждаема да, ако рязате неръждаема стомана по няколко часа на ден. Азот с чистота 99,99 % N₂ на място отстранява логистиката за доставка и колебанията в чистотата, а системи като Bright Cutting са проектирани за намаляване на разходите за газ с 50–90 %, като срокът за възвръщане на инвестициите обикновено е между 12 и 24 месеца, в зависимост от обема на използването и местните цени на газа. При по-ниски обеми бутилираният азот остава по-простото начало.