จะตัดโลหะด้วยเลเซอร์โดยไม่ทำให้ไหม้ได้อย่างไร?

ขอบที่ถูกตัดให้ดูไหม้เกรียมจะสูญเสียความน่าเชื่อถือ ครั้งหนึ่งฉันเคยยืนอยู่บนพื้นร้านและมองดูตัวยึดสแตนเลสที่ไร้ตำหนิหลุดออกจากโต๊ะ จากนั้นก็ค่อยๆ จางลงเป็นสีรุ้งช้ำๆ ใต้พัดลมระบายความร้อน ช่วงเวลานั้นทำให้ลูกค้าและกำไรลดลง

สามารถตัดโลหะได้อย่างเรียบเนียนเมื่อใช้เลเซอร์ที่มีกำลัง ความเร็ว โฟกัส และก๊าซช่วยในการทำงานอย่างสอดประสานกัน ปรับปุ่มแต่ละปุ่มให้ความร้อนต่ำที่สุดที่ยังคงเจาะทะลุได้ กวาดรอยตัดด้วยไนโตรเจนแรงดันสูง และขอบที่มันวาวจะแทนที่รอยไหม้ทุกรอย

ทีมงานของฉันที่ คิรินเลเซอร์ ได้ปรับแต่งสูตรนับพันสูตรสำหรับพันธมิตร OEM ด้านล่างนี้ ฉันจะอธิบายคู่มือฉบับเดียวกับที่เราใช้เมื่อเรารับผู้จัดจำหน่ายรายใหม่ ดังนั้นคุณจึงสามารถดำเนินการกับขอบสีเงินโดยตรงและไม่ต้องแก้ไขซ้ำ

ฉันจะเจาะลึกคำถามทั่วไปสี่ข้อ ทำลายล้างตำนาน แบ่งปันช่วงพารามิเตอร์ที่แท้จริง และเพิ่มตารางที่คุณสามารถคัดลอกลงบนผนังร้านค้าได้

จะป้องกันรอยไหม้จากการตัดด้วยเลเซอร์ได้อย่างไร?

ขอบที่เป็นริ้วทำให้ต้องโทรไปแจ้งรับประกัน เจ้าหน้าที่ทำให้สายทำงานช้าลง ต้นทุนเพิ่มขึ้น และกำไรลดลง ฉันรู้สึกเจ็บปวดกับซัพพลายเออร์รถยนต์เมื่อปีที่แล้ว ตัวยึดสแตนเลสของพวกเขามีสีน้ำตาลตามช่องทุกช่อง ภายในหนึ่งสัปดาห์ เราปรับแต่งเครื่องจักรและรอยไหม้ก็หายไป

รอยไหม้จะเกิดขึ้นเมื่อความร้อนเกินความสามารถในการปลดปล่อยพลังงานของโลหะและเมื่อออกซิเจนป้อนเปลวไฟ พื้นผิวที่ตัดจะสว่างขึ้นเมื่อฉันลดพลังงาน ความเร็วการขึ้นเนิน โฟกัสที่ศูนย์กลาง และฉีดไนโตรเจนไปที่ส่วนที่ตัด แม้แต่สเตนเลส 304 ก็ยังเปล่งประกายเหมือนกระจกที่ 3 กิโลวัตต์เมื่อพารามิเตอร์ตรงกับความหนา

เมทริกซ์พารามิเตอร์สำหรับ ขอบไม่ไหม้¹

วัสดุ	ความหนา (mm)	กำลัง (กิโลวัตต์)	ความเร็ว (มม./วินาที)	ออฟเซ็ตโฟกัส (มม.)	ก๊าซ	แรงดันแก๊ส (บาร์)
สแตนเลส304	1	1.0	75-90	0	นู๋	12
สแตนเลส304	6	3.0	9-12	+0.3	นู๋	14
เหล็กอ่อน	6	2.5	15-18	+0.2	โอ₂	0.8
อลูมิเนียม 5052	3	3.0	45-55	0	อากาศ	6

ข้อผิดพลาดทั่วไป

1. เจาะทะลุพลังเกิน – ผู้ปฏิบัติงานชอบที่จะเพิ่มกำลังระหว่างการเจาะ ปล่องภูเขาไฟจะดูดซับความร้อน เคลื่อนที่ไปพร้อมกับลำแสง และทำให้ขอบมีรอยเปื้อนในระยะ 20 มม. ต่อไป

2. หัวฉีดสกปรก – จุดเล็กๆ เพียงจุดเดียวทำให้กระแสน้ำพุ่งเอียง ทำให้น้ำละลายโค้งงอ และทิ้งรอยลายเสือไว้

3. สแตนด์ออฟผิด – หากระยะห่างระหว่างหัวฉีดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ความเร็วของก๊าซจะลดลงครึ่งหนึ่ง ออกไซด์จะลอยขึ้นทันที

กรณีลูกค้าอุตสาหกรรมยานยนต์

เราตัด 4 ขนาด 304 มม. ด้วยความเร็ว 2.5 กิโลวัตต์/18 มม. ⁄ วินาที โดยใช้ออกซิเจน ขอบเป็นสีฟาง เราเปลี่ยนเป็น 1.6 กิโลวัตต์ 30 มม. ⁄ วินาที โฟกัส 0 มม. ไนโตรเจน 13 บาร์ เศษวัสดุลดลงจาก 6% เหลือต่ำกว่า 1% การเปลี่ยนแปลงรอบดีขึ้นหนึ่งกะเต็ม

เลเซอร์สามารถเผาโลหะได้ไหม?

ผู้ซื้อครั้งแรกกลัวว่าลำแสงขนาด 10 กิโลวัตต์จะทำให้ชิ้นส่วนเสียหายหากถูกทิ้งไว้เฉยๆ ความกลัวนี้เป็นเรื่องปกติ เลเซอร์ไฟเบอร์สามารถให้แสงได้ 10⁸ W ⁄ cm² ที่จุดโฟกัส หากปล่อยทิ้งไว้ในจุดเดียว ทองแดงจะเรืองแสงสีขาว แต่ลำแสงเดียวกันสามารถตัดเส้นระดับจิวเวลรี่ได้เมื่อปรับการเคลื่อนไหวและแก๊สเรียบร้อยแล้ว

ใช่ เลเซอร์ชนิดตัดได้ทุกชนิดสามารถเผาไหม้ได้ แต่การเผาไหม้นั้นขึ้นอยู่กับดุลพินิจ ควบคุมระยะเวลาในการตัด รักษาความสะอาดของเลนส์ และเลือกก๊าซช่วยที่เหมาะสม แล้วคุณจะเปลี่ยนความร้อนที่ทำลายล้างให้กลายเป็นความร้อนที่มีประสิทธิภาพ

งบประมาณความร้อนเทียบกับระยะเวลาการใช้งาน

ตัวแปร	ช่วงความเสี่ยงต่ำ	ทริกเกอร์ความเสี่ยงสูง
พลังงานเชิงเส้น (J/mm)		> 40
เพียร์ซ ดเวลล์ (ms)		> 150
ช่องว่างระหว่างหัวฉีด (มม.)	0.8-1.0	> 1.5
ความเรียบของแผ่น (มม.)		> 0.5

หลักการง่ายๆ: เวลาพัก = เวลาการเผาไหม้². คงลำแสงให้เคลื่อนที่หรือปรับกำลังขณะเข้าโค้ง

โลหะสะท้อนแสงและการสะท้อนกลับ

ทำไมทองแดงถึงกัดกลับ

ทองแดงสะท้อนแสงประมาณ 95% ของ 1.06 µm ที่อุณหภูมิห้อง แสงสะท้อน 5 กิโลวัตต์สามารถทำให้เลนส์คอลลิเมเตอร์ราคา 3 เหรียญเสียหายได้

ตารางบรรเทาผลกระทบ

ขั้นตอน	วิธี	ผล
1	ปากกามาร์กเกอร์สีดำหรือสเปรย์กราไฟท์	เพิ่มการดูดซึม \~30 %
2	ขดลวดอุ่นล่วงหน้าแบบใช้พลังงานต่ำ	ลดการสะท้อนแสงก่อนเต็มกำลัง
3	ลำแสงเอียง 5° พร้อมหัวปรับได้	ส่งการสะท้อนออกจากเส้นทางแสง

เรื่องราวเชิงปฏิบัติ

ผู้ผลิตบัสบาร์ถามว่า 6 กิโลวัตต์จะเผาทองแดงขนาด 4 มม. ได้หรือไม่ ฉันจึงตั้งค่าการเจาะแบบสองขั้นตอน: 1 กิโลวัตต์เป็นเกลียว 120 มิลลิวินาที จากนั้นจึงตัดด้วย 4 กิโลวัตต์ที่ 40 มม. ⁄ วินาทีด้วยไนโตรเจน 15 บาร์ ความหยาบของขอบถึง 10 µm Ra โดยไม่มีสัญญาณเตือนเลนส์ในหกเดือน

จะแกะสลักด้วยเลเซอร์โดยไม่ให้ไหม้ได้อย่างไร?

เมื่อหัวตัดเคลื่อนที่เพื่อทำเครื่องหมายรหัส QR กระบวนการจะละเอียดอ่อนขึ้น รอยไหม้จะปรากฏเป็นรัศมีรอบ ๆ เครื่องหมายแต่ละอัน ลูกค้าไม่ชอบเพราะสแกนเนอร์อ่านรหัสผิด วิธีแก้ไขคือแลกพลังงานดิบกับความละเอียดของพัลส์และการไหลเวียนของอากาศ

เพื่อให้แกะสลักได้เรียบเนียน ฉันจึงลดกำลังลงต่ำกว่า 30% เพิ่มความถี่ให้สูงกว่า 40 kHz และสแกนที่ 1000 มม. ⁄ วินาทีหรือเร็วกว่านั้น แรงดันอากาศช่วยที่ 3 บาร์จะกวาดไอระเหย XNUMX ครั้งในการผ่านแบบตื้นจะชนะ XNUMX ครั้งในการผ่านแบบลึกทุกวัน

แผนภูมิกลยุทธ์ชีพจร

โหมด	ความกว้างพัลส์ (ns)	กำลังไฟฟ้าสูงสุด (kW)	ความถี่ (kHz)	การใช้งานทั่วไป
CW	-	-	0	ตัดลึก
คิวสวิตช์	80	22	20-40	เครื่องหมายสีดำ
ระเบิด MOPA	10 × 4	8	50-150	การทำเครื่องหมายสี

เขตที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ)³ เทียบกับจำนวนการผ่าน

ผ่าน	พลัง (%)	HAZ (ไมโครเมตร)	ความลึกของเครื่องหมาย (µm)
1	60	45	40
3	25	12	38
5	15	8	37

การส่องผ่านแสงหลายครั้งช่วยลดความร้อนได้ 4 เท่าในขณะที่กระทบถึงความลึกเท่ากัน

แกะสลักแนวทางการไหลเวียนของอากาศ

ขนาดหัวฉีด (มม.)	อัตราการไหล (ลิตร/นาที)	ผล
1.0	25	กำจัดเฉพาะควันเท่านั้น
2.5	60	โซนเย็น + เคลียร์เศษซาก
3.5	90	เพิ่มการกำจัดวัสดุเล็กน้อย

เรื่องราวจากม้านั่งของฉัน

ฉันแกะสลักโลโก้ทองเหลืองขัดเงาที่กำลังไฟ 30% และเห็นวงแหวนสีดำ รีเซ็ตเป็นกำลังไฟ 15% 60 kHz 1200 มม. ⁄ วินาที และผ่านสามครั้ง พื้นหลังยังคงสว่างเหมือนกระจก เวลารวมของรอบการทำงานเพิ่มขึ้นจาก 8 วินาทีเป็น 12 วินาที แต่เวลาขัดเงาลดลงเหลือศูนย์ กำไรสุทธิ

เลเซอร์สามารถตัดผ่านโลหะได้อย่างไร?

แสงจะตัดเมื่อความเข้มของแสงเกินค่าเอนทัลปีการหลอมโลหะที่จุดนั้น แก๊สช่วยจะทำหน้าที่เป็นทั้งตำรวจและภารโรง โดยจะปกป้องโลหะที่หลอมละลายจากออกซิเจนและกวาดโลหะออกจากรอยตัด

ฉันบอกกับผู้เข้ารับการฝึกทุกคนว่า: พลังงานทำให้เกิดการหลอมละลาย แรงกดดันทำให้เกิดการละลาย และการเคลื่อนที่ทำให้เกิดการหลอมละลาย สะกดคำนามทั้งสามคำนี้ให้ถูกต้อง และกริยา—ตัด—มันเกิดขึ้น

การแยกสมดุลพลังงาน

คำศัพท์ด้านพลังงาน4	สัญลักษณ์	ค่าทั่วไป 3 กิโลวัตต์	บทบาท
พลังเลเซอร์	P	3 วัตต์	อินพุต
การดูดซึม	η	0.35	อินพุต × η
ความร้อนแฝงหลอมรวม	Lf	250 กิโลจูล/กก.	การบริโภค
อัตราการกำจัด	ṁ	0.001 กก./วินาที	การบริโภค × Lf

สมการ พี × η ≥ ṁ × ลฟ ตั้งค่าความเร็วต่อเนื่องขั้นต่ำ หากความเร็วต่ำกว่านี้ ความร้อนจะเพิ่มขึ้น ร่องตัดจะกว้างขึ้น และเสี่ยงต่อการไหม้

ช่วยตัดสินใจเรื่องก๊าซ⁵

เหล็กกล้าผสมคาร์บอนใช่ไหม?

├─ ใช่: จำเป็นต้องเพิ่มออกซิเจนหรือไม่? ─┬─ ใช่ → ออกซิเจน 0.6‑1 บาร์

│ └─ ไม่ → ไนโตรเจน 10‑14 บาร์

└─ No: สแตนเลส/อลูมิเนียม/ทองแดง → ไนโตรเจน 12‑16 บาร์

โต๊ะเทคโนโลยีหัว⁶

ลักษณะ	หัวเลนส์แบบคงที่	หัวออโต้โฟกัส	ความสูงของหัวความจุ
เวลาเปลี่ยนโฟกัส	คู่มือ 2 นาที	0.5 วินาที	0.5 วินาที
เจาะจานหนา	ปานกลาง	ดี	ดีที่สุด
ราคา	ต่ำ	กลาง	จุดสูง
เหมาะสำหรับ	แผ่นบาง	งานผสมร้าน	การตัดแผ่นหนัก

เรื่องราวความสำเร็จด้านอุปกรณ์อาหาร

ช่างสร้างเส้นต้องใช้ดอกยาง 10 ยาว 304 มม. ที่ไม่มีเสี้ยน เศษพลาสม่าเหลือเป็นมิลลิเมตร เราใช้สายไฟเบอร์ 4 กิโลวัตต์บนโต๊ะ Kirin K‑4020: โฟกัส +0.2 มม. ไนโตรเจน 10 บาร์ 7 มม. ⁄ วินาที ความหยาบของขอบ <12 µm ไม่มีการเจียรหลังตัด ปัจจุบันพวกเขาตัดได้ 3 กก. ต่อวันด้วยคนงานเพียงคนเดียว

สรุป

รอยไหม้ไม่ใช่โชคชะตา รอยไหม้จะทำให้พลัง ความเร็ว สมาธิ และการจัดแนวของแก๊สหายไป ฉันเคยเห็นถังเศษสีน้ำตาลเปลี่ยนเป็นชิ้นส่วนขอบเงินที่ขนส่งได้ในชั่วข้ามคืน ปฏิบัติตามตารางด้านบน เคลื่อนลำแสงต่อไป และปล่อยให้ไนโตรเจนแรงดันสูงกระซิบผ่านรอยตัด ความแม่นยำในทุกลำแสง เป็นมากกว่าสโลแกน—มันคือคำสัญญาที่ลูกค้าของคุณจะเห็นตั้งแต่แรกเห็น เครื่องตัดเลเซอร์⁷ จาก Kirin Laser ที่ดีที่สุดสำหรับธุรกิจของคุณ