เคล็ดลับการตัดเลเซอร์: ขอบเรียบสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน

บทนำ

เหล็กกล้าคาร์บอนยังคงเป็นวัสดุที่ถูกแปรรูปมากที่สุดด้วยเครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์ การได้รอยตัดที่สะอาดไร้คราบหยาบและมีบริเวณที่ได้รับความร้อน (HAZ) น้อยที่สุดต้องอาศัยการปรับตั้งค่าพารามิเตอร์การตัดอย่างระมัดระวัง คู่มือนี้ครอบคลุมตัวแปรสำคัญที่กำหนดคุณภาพการตัดบนเหล็กกล้าคาร์บอนตั้งแต่แผ่นบาง 1 มม. ถึงแผ่นหนา 25 มม.

พารามิเตอร์การตัดที่สำคัญ

1. การเลือกแก๊สช่วยและแรงดัน

ออกซิเจนคือแก๊สช่วยมาตรฐานสำหรับการตัดเหล็กกล้าคาร์บอน ปฏิกิริยาคายความร้อนระหว่างออกซิเจนกับเหล็กเพิ่มพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้ตัดเร็วขึ้นและหนาขึ้น ข้อควรพิจารณาสำคัญ:

• แผ่นบาง (1-6 มม.): แรงดันออกซิเจน 0.5-1.0 บาร์ แรงดันต่ำช่วยลดการไหม้เกินที่ขอบบาง
• แผ่นปานกลาง (6-16 มม.): แรงดันออกซิเจน 0.8-1.5 บาร์ สมดุลระหว่างขอบเรียบและความเร็วตัด
• แผ่นหนา (16-25 มม.): แรงดันออกซิเจน 1.2-2.0 บาร์ แรงดันสูงขึ้นช่วยให้ทะลุทะลวงรอยตัดสมบูรณ์
• ความบริสุทธิ์ของออกซิเจน: ขั้นต่ำ 99.5% ความบริสุทธิ์ต่ำทำให้ขอบหยาบและมีคราบหยาบเพิ่มขึ้น

2. ระยะห่างหัวฉีด

ระยะห่างระหว่างปลายหัวฉีดและชิ้นงานส่งผลโดยตรงต่อพลศาสตร์การไหลของแก๊สและคุณภาพการตัด:

• ระยะห่างแนะนำ: 0.5-2.0 มม. ขึ้นอยู่กับความหนาของแผ่น
• ใกล้เกินไป: การไหลของแก๊สไม่มีประสิทธิภาพ มีสะสมของคราบกระเด็นบนหัวฉีด ความเร็วตัดลดลง
• ไกลเกินไป: การกระจายตัวของไอพ่นแก๊ส รอยตัดกว้างขึ้น คราบหยาบเพิ่มขึ้น คุณภาพขอบลดลง
• ใช้ระบบตรวจจับความสูงแบบคาปาซิทีฟ (ควบคุมโฟกัสอัตโนมัติ) เพื่อระยะห่างที่สม่ำเสมอตลอดแนวตัด

3. ตำแหน่งโฟกัส

ตำแหน่งจุดโฟกัสเทียบกับพื้นผิววัสดุเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุด:

• แผ่น 1-8 มม.: โฟกัสที่พื้นผิวด้านบนหรือต่ำกว่าเล็กน้อย (0 ถึง -2 มม.) สร้างรอยตัดแคบ ขอบตั้งตรง
• แผ่น 8-16 มม.: โฟกัสที่ -2 ถึง -4 มม. (ใต้พื้นผิว) สมดุลคุณภาพการตัดด้านบนและด้านล่าง
• แผ่น 16-25 มม.: โฟกัสที่ -4 ถึง -8 มม. วางเอวลำแสงลึกเข้าไปในวัสดุเพื่อทะลุทะลวงสมบูรณ์
• หัวตัดโฟกัสอัตโนมัติ (เช่น Raytools หรือ Precitec) ช่วยปรับโฟกัสแบบไดนามิกระหว่างการตัด

4. อัตราป้อนและกำลัง

ความหนา (มม.)	กำลัง (กิโลวัตต์)	อัตราป้อน (ม./นาที)	แรงดันแก๊ส (บาร์)
1	1-2	8-12	0.5-0.8
3	2-3	3-5	0.6-1.0
6	3-6	1.5-2.5	0.8-1.2
10	6-8	0.8-1.5	1.0-1.5
16	8-12	0.4-0.8	1.2-1.8
25	12	0.2-0.4	1.5-2.0

* ค่าพารามิเตอร์เป็นแนวทาง ค่าที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับเครื่อง แหล่งกำเนิดเลเซอร์ และชุดวัสดุเฉพาะ ควรทดลองตัดก่อนผลิตจริงเสมอ

ข้อบกพร่องทั่วไปและวิธีแก้ไข

คราบหยาบที่ขอบด้านล่าง

วัสดุหลอมเหลวส่วนเกินที่แข็งตัวบนขอบด้านล่าง สาเหตุและวิธีแก้ไข:

• แรงดันแก๊สไม่เพียงพอ: เพิ่มแรงดันออกซิเจน 0.2-0.5 บาร์
• อัตราป้อนช้าเกินไป: เพิ่มความเร็ว — พลังงานส่วนเกินทำให้หลอมเหลวแทนการตัดสะอาด
• โฟกัสสูงเกินไป: ลดตำแหน่งโฟกัสลงไปทางด้านล่างของแผ่น
• หัวฉีดสึกหรอหรือเสียหาย: เปลี่ยนหัวฉีด — หัวฉีดที่เสียหายรบกวนสมมาตรการไหลของแก๊ส

ผิวตัดหยาบ

• อัตราป้อนเร็วเกินไป: ลดความเร็วเพื่อให้ทะลุทะลวงสมบูรณ์
• กำลังเลเซอร์ต่ำเกินไป: เพิ่มกำลังสำหรับความหนาที่กำหนด
• ความบริสุทธิ์แก๊สต่ำ: ตรวจสอบความบริสุทธิ์ของออกซิเจน — สิ่งเจือปนทำให้เกิดออกซิเดชันไม่สม่ำเสมอ
• โหมดลำแสงเสื่อมสภาพ: ตรวจสอบสภาพแหล่งกำเนิดเลเซอร์และเลนส์ส่งลำแสง

บริเวณได้รับความร้อน (HAZ) มากเกินไป

• ลดความหนาแน่นกำลัง: ลดกำลังหรือเพิ่มอัตราป้อนเพื่อลดความร้อนเข้าสู่วัสดุ
• ปรับการไหลของแก๊ส: การไหลของออกซิเจนที่เหมาะสมช่วยระบายความร้อนและวัสดุหลอมเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• พิจารณาใช้ไนโตรเจนสำหรับแผ่นหนา: การตัดด้วยไนโตรเจน (เฉื่อย) ช่วยลดปฏิกิริยาคายความร้อน ลด HAZ แต่ต้องใช้กำลังสูงขึ้น

การบำรุงรักษาชิ้นส่วนสิ้นเปลือง

การตรวจสอบและเปลี่ยนชิ้นส่วนสิ้นเปลืองอย่างสม่ำเสมอจำเป็นต่อคุณภาพการตัดที่สม่ำเสมอ:

• หัวฉีด: ตรวจสอบทุกวัน เปลี่ยนเมื่อรูกลายเป็นวงรีหรือมีคราบกระเด็นติด
• เลนส์ป้องกัน: ตรวจสอบทุกสัปดาห์ เลนส์ที่ปนเปื้อนลดกำลังที่ส่งถึงวัสดุ 10-20%
• เลนส์โฟกัส: ตรวจสอบทุกเดือน ความเครียดจากความร้อนอาจทำให้เสื่อมสภาพทีละน้อย
• ระบบส่งแก๊ส: ตรวจสอบท่อและข้อต่อหารอยรั่วทุกไตรมาส

บทสรุป

การตัดเลเซอร์ที่สะอาดบนเหล็กกล้าคาร์บอนทำได้โดยการปรับตั้งค่าระบบของแรงดันแก๊ส ระยะห่างหัวฉีด ตำแหน่งโฟกัส อัตราป้อน และกำลัง เริ่มต้นด้วยพารามิเตอร์แนะนำในตารางด้านบน ปรับเพิ่มทีละน้อย และตรวจสอบด้วยการทดลองตัดก่อนการผลิตเสมอ การบำรุงรักษาชิ้นส่วนสิ้นเปลืองอย่างเหมาะสมจะรับประกันผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอตลอดหลายพันชั่วโมงการตัด