Laserleikkaus ruostumattomasta teräksestä: parametrit, apukaasu ja suutinopas

Jos sinä toimii kuitu laser ja olet leikannut hiiliterästä, niin kun lataat ensimmäisen ruostumattoman teräksen levyn, todennäköisesti valitset samat parametrit kuin aikaisemmin. Älä tee niin. Ruostumaton teräs ei ole "hiiliterästä, jota on vain vähän vaikeampi leikata" — fysiikka on niin erilaista, että parametrien logiikka kääntyy päinvastaiseksi, ja virheet ilmenevät värillisinä reunoina, sulamisjätteenä, jonka joudut hiomalla poistamaan, sekä heikentyneenä korroosionkestävyytenä osissa, jotka olisi tarkoitus passivoida.

Tässä opaskirjassa käydään läpi, mitä todellisuudessa muuttuu, kun leikkaat ruostumatonta terästä kuitulaserilla, miksi typpi — ei happi — on oletusapukaasu, neljä muuttujaa, jotka määrittävät leikkauslaadun, paksuusperustainen lähtökohta parametreille sekä viisi yleisintä vianilmaantumismuotoa ja niihin liittyvät kulutusosat, joilla ne voidaan korjata.

Miksi ruostumaton teräs rikkoo hiiliteräkseen perustuvat tapasi

Kolme materiaaliominaisuutta tekee niin, että ruostumaton teräs käyttäytyy täysin eri tavalla kuin pehmeä teräs säteen alla, ja kukin niistä vaikuttaa eri parametrin valintaan.

Ensinnäkin heijastavuus. Ruuvisuojattu teräs heijastaa merkittävää osaa noin 1,07 µm:n kuitulaserin aallonpituudesta, erityisesti pulssin alussa. Tämän vuoksi pinnan lämmittämiseen tarvitaan riittävä huipputeho ennen leikkausprosessin vakautumista – parametrien asetus, joka on optimoitu hiilikuumeteräkselle, aiheuttaa usein viivästystä tai epävakautta ruuvisuojatun teräksen läpipistossa.

Toiseksi alhainen lämmönjohtavuus. Ruuvisuojattu teräs johtaa lämpöä hitaasti, joten lämpö kertyy leikkausaukkoon eikä hajaannu levyn sisään. Liian hitaalla leikkausnopeudella reuna ylikuumenee; materiaali palaa itse asiassa takaisin leikkaukseen ja leikkauspinta muodostuu karkeaksi ja uudelleen jähmettyneeksi. Tämä on vastakkainen vika kuin hiilikuumeteräksessä, jossa nopeus on yleensä turvallinen säädin.

Kolmanneksi kromin hapettuminen. Ruostumaton teräs saa korrosionkestävyytensä kromipitoisuudestaan. Heti kun happi koskettaa sulanutta leikkausreunaa, kromi hapettuu leikkauspinnalle, reunan väri muuttuu (keltainen -> sininen -> harmaa) ja passiivikerros, joka teki osasta "ruostumatonta", häviää. Juuri tämä yksinkertainen tosiseikka selittää, miksi apukaasun valinta on tärkein tekijä kaiken muun alla olevan suhteen.

Miksi typpi on oletusapukaasu ruostumattomalle teräkselle

Ruostumatonta terästä voidaan leikata hapella, ja se on nopeaa – happi tukee eksoterminen palamista, joka auttaa lasersädettä. Ongelmana on kuitenkin se, että palaminen jättää hapettuneen ja väriltään muuttuneen reunan, joka ei läpäise korrosiotesta millään ulkona, elintarviketeollisuudessa, lääketieteellisissä ympäristöissä tai missään muussa paikassa, jossa ulkonäkö ja passivaatio ovat tärkeitä. Tämän jälkeen joudut maksamaan uudelleen reunan hionnasta, harjaamisesta tai passivaatiosta.

Typpi tekee päinvastoin. Se peittää leikkausalueen ja työntää sulan metallin pois reagoimatta sen kanssa, joten reunasta tulee kiiltävä, oksideiton ja valmis hitsattavaksi tai toimitettavaksi. Kaikissa ruostumattomasta teräksestä valmistetuissa osissa, joissa reunan laatu on tärkeä, typpi ei ole premiumvaihtoehto – se on perusvaatimus.

Tässä vaiheessa paikallisella kaasutoiminnolla on todellinen kustannusvaikutus. Raysoarin Kirkas leikkaus -sarja tuottaa 99,99–99,999 %:n typpiä suoraan koneessa (mallit kattavat 3–30 kW:n lasersähkötehön, 40–150 m³/h:n virtausnopeuden ja 1–25 mm:n ruostumattoman teräksen paksuudet), korvaen toimitetun nestemäisen typen ja alentamalla kaasukustannuksia 50–90 %:lla, tyypillisellä takaisinmaksuajalla 12–24 kuukaudessa käyttötilavuudesta ja paikallisista kaasuhinnoista riippuen. Paksuimmille osille tai 12–120 kW:n koneille sekakaasugeneraattori laajentaa soveltuvaa aluetta alentamalla typen puhtautta siellä, missä hieman sekoitettu kaasu on hyväksyttävissä. Tarkka leikkaus sekakaasugeneraattori laajentaa soveltuvaa aluetta alentamalla typen puhtautta siellä, missä hieman sekoitettu kaasu on hyväksyttävissä.

Neljä muuttujaa, jotka määrittävät leikkauslaatunne

Terkellisen leikkauslaatu on harvoin yhden huonon asetuksen seurausta. Se johtuu yleensä neljän muuttujan vuorovaikutuksesta, ja yhden muuttujan säätäminen ilman muiden säätöä on tyypillinen syy siihen, miksi käyttäjät pyörivät paikoillaan.

1. Laseriteho vs. materiaalin paksuus

Tehon tulee kasvaa paksuuden mukana, mutta teräksessä epäonnistuminen johtuu yleensä alla – liian vähäisestä tehosta, ei liian suuresta. Liian vähän tehoa ja säde ei koskaan läpäise kokonaan tai ylläpidä leikkausta, jolloin saadaan epätäydellinen läpäisy ja runsaasti sulamisjätettä. Yleisesti ottaen teräkselle tulee antaa enemmän tehoreserviä kuin saman paksuiselle hiiliteräkselle – heijastavuusvero on todellinen.

2. Leikkausnopeus: liian nopea aiheuttaa sulamisjätettä, liian hidas aiheuttaa palamista

Tämä on kapein ikkuna teräksessä. Liian nopea nopeus ei mahdollista sulamisen täydellistä poistumista, jolloin sulamisjätettä jää leikkauksen alareunaan. Liian hidas nopeus puolestaan tekee alun perin hyvästä huonoa – alhainen lämmönjohtavuus toimii sinua vastaan: reuna ylikuumenee, ja saadaan karkea, uudelleen kovettunut seinä ja joskus jopa terävät reunat. Oikea nopeus on sellainen, jolla sulama poistuu siististi ilman, että se pysähtyy niin kauan, että reuna kuumenee liikaa.

3. Apuilmakaasun paine ja suuttimen läpimitta

Paine ja läpimitta muodostavat parin, eivätkä ne ole erillisiä säädinpyöröitä. Korkeampi paine puhaltaa sulamisen siistimmin pois, mutta vain jos suuttimen läpimitta pystyy todella toimittamaan virtauksen – liian pieni läpimitta suurella paineella aiheuttaa virtauksen katkeamisen. Ruostumattomalle teräkselle tyypillinen käyttöalue on 1,5–3,0 mm:n läpimitta yhdessä 10–20 barin puhtaalla typen kanssa; aluetta laajennetaan paksuuden kasvaessa. Kulunut tai epäkeskisesti sijoitettu suutin tuhoaa tämän heti, mikä on syy siihen, miksi suuttimen kunnon tulee olla samassa keskustelussa kuin kaasupaine.

4. Polttovälin sijainti ja suojalasin tila

Polttovälin sijainti määrittää, missä kohtaa säde on tiukkenein suhteessa levyyn, ja ruostumaton teräs on tässä suhteessa hyvin vaativaa. Jos polttoväli siirtyy ylös tai alas, reunalaatu romahtaa vaikka muut parametrit olisivat täydellisiä. Hiljainen tappaja on suojusikku suojalasi: kun siihen kertyy roiskeiden tai savujäämien kalvo, säteen energia heikkenee, jolloin kone menettää tehonsa tehollisesti. Likainen lasi on piiloparametrin haitallisesti muuttunut arvo.

Parametrien nopea viite paksuuden mukaan (1–30 mm)

Alla oleva taulukko on lähtökohta ruostumattoman teräksen kuitulaserleikkaamiseen korkean puhtausasteen typpikaasulla , järjestetty kolmeen paksuusalueeseen. Käsittele jokaista lukua säädinmekanismina, ei suoraan luotettavaa spesifikaatiota.

Parametrit vaihtelevat laserimallin, optisen asennon ja kaasun puhtaustason mukaan; suorita testileikkaus romumateriaalilla ennen tuotantoasetusten valintaa.

Viisi oireta, viisi korjausta

Kun ruostumaton teräs leikataan väärin, yhdistä oire siihen syyhyn ja sitten siihen kulutustuotteeseen, joka ratkaisee ongelman. Useimmat "laatua" koskevat valitukset johtuvat kaasusta tai optiikasta, ei koneesta.

Malli on johdonmukainen: kulutusosan hinta on yleensä pienempi kuin sen estämän uudelleentyön hinta. Suojailkun vaihtaminen heti filmiä havaittaessa maksaa huomattavasti vähemmän kuin päivä särkyneitä osia ja hiomakonetta.

Kuinka mitata apukaasun syöttö

Kaasun valinta ei ole "mikä kaasu" — ruostumattomalle teräkselle vastaus on typpi — vaan "miten sitä toimitetaan."

Taloudelliselle pieni sarja, monimuotoisuus kauppa, pulloitu korkean puhtauden typpi on joustava aloitus: alhaiset alustavat kustannukset, ei vaadita tilaa, myöhemmin helppoa laajentaa. Verollinen kustannus on logistiikka – sylinterien vuokraus, toimitusaikataulut, vaihtoaika ja eräkohtainen puhtaustaso.

Kaupalle ruostumatonta terästä leikataan useita tunteja päivässä , paikallisesti tuotettu kaasu muuttaa laskelman. Bright Cutting -sarjan laitteet sijaitsevat koneen vieressä, tuottavat 99,99–99,999 % N₂ tarpeen mukaan, poistavat kokonaan toimitusketjun ja – omien määrittelyjensä mukaan – vähentävät kaasukustannuksia 50–90 %:lla, palautusaika on yleensä 12–24 kuukautta käyttömäärästä ja paikallisista kaasuhinnoista riippuen. Keski- ja paksuille materiaaleille (12–120 kW:n laserit) tarkkaleikkausta varten suunniteltu seoskaasugeneraattori mahdollistaa kaasun puhtaustason säätämisen leikkausvaatimusten mukaan, mikä mahdollistaa nopeamman leikkauksen kuin happi, paremman leikkauslaadun kuin ilmalla ja alhaisemmat leikkauskustannukset kuin typpikaasulla.

Seuraavat vaiheet: Sovita suutin ja ikkuna leikattavan materiaalin paksuuteen

Et tarvitse ratkaista tätä yksin. Kolme käytännöllistä toimenpidettä:

• Selaa Laser-suunauksissa sovittaaksesi poraustarkkuuden ja merkin leikkuupäähän ja paksuusnauhaan.

• Selaa Suojalasit ja aseta vaihtotahdissa ennen kuin laatu alkaa heikentyä.

• Pyydä Raysoarin ruostumatonta leikkuuparametrilistaa ja kulutusosasuositusta — lähetä koneesi malli, tyypillinen paksuusalue ja päivittäinen ruostumaton teräs -määrä, jotta saat sovitun suuttimen / ikkunan / kaasukonfiguraation arvaamisen sijaan.

UKK

Voiko ruostumatonta terästä leikata laserilla Ilmakuljetus ?Kyllä, ja se leikkaa nopeasti, koska ilmavirta syöttää eksoterminen paloprosessi. Kompromissi on hapettunut ja väriltään muuttunut leikkausreuna, joka menettää korroosionkestävyytensä ja vaatii yleensä toissijaisen viimeistelyn. Käytä ilmaa vain ruostumattomien teräspalojen leikkaamiseen, joissa reunan laatu ei ole merkityksellinen; käytä kaikkia muita tapauksia varten typpeä.

Minkä puhtauden typpiä tarvitsen kirkkaan leikkaamisen varmistamiseksi ruostumattomalle teräkselle? 99,99 % on tavoiteltu puhtausaste saavuttaakseen puhtaat, oksideja ei sisältävät leikkausreunat; jos puhtausaste on tätä alhaisempi, se voi johtaa reunojen värjäytymiseen tai pinnan karkeutumiseen – ilmiö, joka on erityisen huomattavissa paksuissa työkappaleissa, jotka leikataan pitkään. Ruostumattoman teräksen leikkaamiseen yli 16 mm paksuilla levyillä vaaditaan puhtausastetta 99,999 %.

Minkä kokoista suutinta tulisi käyttää ruostumattoman teräksen laserleikkaukseen? Yleensä 1,5–3,0 mm, ja suutin laajenee levyn paksuuden mukana: noin 1,5–2,0 mm levyille, joiden paksuus on 1–3 mm, ja jopa 3,0–4,0 mm paksuille levyille. Suutimen sisähalkaisijan on oltava yhdistetty riittävään kaasupaineeseen, jotta kaasuvirtaus todella saavuttaa leikkausalueen.

Miksi ruostumaton teräs leikataan keltaiseksi tai ruskeaksi? Melkein aina leikkausalueessa oleva happi – joko apukaasu ei ole puhdasta typpeä, virtaus on liian heikko estääkseen ilman pääsyn tai on olemassa vuoto. Tarkista kaasun puhtaus ja putkiston tiukkuus ennen kuin muutat koneen asetuksia.

Onko paikan päällä tuotettu typpeä kannattavaa ruostumattoman teräksen leikkaamiseen? kyllä, jos ruostumatonta terästä leikataan useita tunteja päivässä. Paikan päällä tuotettu 99,99 %:n typpikaasu poistaa toimituslogistiikan ja puhtausvaihtelut, ja järjestelmät kuten Bright Cutting on suunniteltu vähentämään kaasukustannuksia 50–90 %:lla, ja takaisinmaksuaika on yleensä 12–24 kuukautta käyttötilavuudesta ja paikallisesta kaasuhinnasta riippuen. Tätä pienemmillä tilavuuksilla pulloitu typpikaasu pysyy yksinkertaisempana aloitusvaihtoehtona.