7 Sac Metal Lazer Kesim Sorunlarına Çözümler

Kesici perforasyon teknolojisi

Genel bir kural olarak, delme Kesimin sac levhanın kenarından başlayabildiği birkaç istisna dışında, her sıcak kesme işlemi için sac levhada küçük bir delik gereklidir.

Geçmişte, bir zımba kalıbı kullanılarak bir delik açılırdı. lazer damgalama maki̇nesi̇ lazer kesim işlemi başlamadan önce.

Aşağıdakiler için iki temel yöntem vardır lazer kesim damgalama cihazı kullanılmadan:

Patlatma perforasyonu

Sürekli lazer ışınlaması sırasında malzemenin merkezinde lokalize bir eriyik havuzu oluşur. Bu erimiş malzeme, lazer ışınına eşlik eden yüksek basınçlı oksijen destek gazı tarafından hızla dışarı atılır ve bir açık delik oluşmasına neden olur.

Perforasyonun boyutları öncelikle plaka kalınlığı, lazer gücü ve yardımcı gaz parametrelerinden etkilenir. Tipik olarak, patlama perforasyonunun ortalama çapı plaka kalınlığının yaklaşık 50-60%'si kadardır. Plaka kalınlığı arttıkça, perforasyonlar daha büyük olma eğilimindedir ve ısıdan etkilenen bölge genişlemesi ve erimiş malzeme üzerindeki yerçekimi etkileri nedeniyle dairesel bir şekilden sapabilir.

Bu yöntem genellikle yüksek hassasiyet veya dar toleranslar gerektiren bileşenler için önerilmez. Kritik olmayan alanlarda veya hurda malzemede hızlı delik oluşturma için en uygun yöntemdir. İşlem, lazer parametreleri ve gaz akışı ayarlanarak belirli uygulamalar için optimize edilebilir.

Perforasyon işlemi sırasında kullanılan oksijen basıncının genellikle kesme işlemlerinde kullanılana benzer olduğuna dikkat etmek önemlidir. Bu yüksek basınç, malzeme kaldırma için etkili olsa da, perforasyon bölgesi çevresinde aşırı sıçramaya ve potansiyel yüzey kirliliğine yol açabilir. Daha temiz perforasyonlar gerektiren uygulamalar için, kesme hızının düşmesi pahasına da olsa nitrojen veya argon gibi alternatif yardımcı gazlar düşünülebilir.

Nabız perforasyonu

Lokalize malzemeyi hızla eritmek veya buharlaştırmak için yüksek tepe güçlü darbeli bir lazer kullanılır. Ekzotermik oksidasyonun neden olduğu delik genişlemesini azaltmak için yardımcı gaz olarak nitrojen veya temiz basınçlı hava gibi inert gazlar kullanılır. Gaz basıncı, oksijen destekli kesimde kullanılandan daha düşük tutulur. Her lazer darbesi, malzemeye kademeli olarak nüfuz ederek fırlatılan mikro damlacıklar oluşturur. Sonuç olarak, kalın plakaların delinmesi birkaç saniye gerektirebilir.

Perforasyon tamamlandıktan sonra, kesme işleminin başlatılması için yardımcı gaz hızlı bir şekilde oksijene dönüştürülür. Bu teknik, geleneksel patlatmalı perforasyon yöntemlerine kıyasla daha küçük bir perforasyon çapı ve üstün delik kalitesi ile sonuçlanır. Bunu başarmak için lazer sisteminin yalnızca daha yüksek çıkış gücüne sahip olması değil, aynı zamanda hassas uzamsal ve zamansal ışın özellikleri sergilemesi gerekir. Standart akış CO2 lazerleri tipik olarak bu katı gerekliliklerin gerisinde kalmaktadır.

Ayrıca darbeli perforasyon, gaz türünü, basıncı ve perforasyon süresini hassas bir şekilde düzenleyebilen sofistike bir gaz kontrol sistemi gerektirir. Darbeli perforasyon sırasında yüksek kaliteli kesimler sağlamak için darbeli perforasyondan sürekli kesime geçiş titizlikle yönetilmelidir.

Teorik olarak, odak uzaklığı, nozul uzaklığı ve gaz basıncı gibi kesme parametreleri hızlanma süresi boyunca ayarlanabilir. Ancak endüstriyel uygulamalarda, lazerin ortalama gücünün modüle edilmesi daha pratik ve verimli olmaktadır. Bu, darbe genişliğini, frekansı veya her ikisinin bir kombinasyonunu değiştirerek gerçekleştirilebilir. Kapsamlı araştırmalar, hem darbe genişliğini hem de frekansı aynı anda ayarlayan ikinci yaklaşımın kesim kalitesi ve proses kararlılığı açısından en iyi sonuçları verdiğini göstermiştir.

Küçük deliklerin kesilmesindeki deformasyonun analizi (küçük çap ve kalınlık)

Yüksek güçlü lazer sistemleriyle küçük delikler açarken, sınırlı bir alandaki enerji yoğunluğu nedeniyle deformasyon ve kalite sorunları ortaya çıkabilir. Geleneksel darbeli perforasyon (yumuşak delme) teknikleri, daha az güçlü sistemler için etkili olsa da, yüksek güçlü uygulamalarda kömürleşmeye ve delik bozulmasına yol açabilir.

Bu fenomenin birincil nedeni, darbe perforasyonu sırasında lazer enerjisinin yoğun bir şekilde lokalize olmasıdır. Bu konsantre ısı girişi, çevredeki işleme dışı alanda aşırı malzeme erimesi, buharlaşma ve termal stres ile sonuçlanabilir. Sonuç olarak, delik geometrisi tehlikeye girer ve genel işleme kalitesi bozulur.

Yüksek güçlü lazer kesim sistemlerinde bu sorunları azaltmak için darbeli perforasyondan patlatmalı perforasyona (tek darbeli delme veya sıradan delme olarak da bilinir) geçilmesi önerilir. Bu yöntemde ilk deliği hızla oluşturmak için tek bir yüksek enerjili darbe kullanılır, ısıdan etkilenen bölge azaltılır ve malzeme bozulması en aza indirilir.

Yüksek güçlü lazerler ile küçük delik kesimi için patlatma perforasyonunun temel avantajları şunlardır:

1. Çevreleyen malzemeye daha az termal girdi
2. Daha hızlı işlem süreleri
3. Geliştirilmiş delik geometrisi ve kenar kalitesi
4. Malzemenin kömürleşme ve deformasyon riskini en aza indirir

Buna karşılık, daha düşük güçlü lazer kesim makinelerinde, darbeli perforasyon küçük delik kesimi için tercih edilen yöntem olmaya devam etmektedir. Bu teknik, daha az güçlü sistemlerde çeşitli avantajlar sunar:

1. Kesme işlemi üzerinde gelişmiş kontrol
2. Geliştirilmiş yüzey kalitesi
3. Hassas malzemelerde termal hasar riskinin azaltılması
4. Karmaşık tasarımlar için daha iyi hassasiyet

Düşük Karbonlu Çelik Lazer Kesiminde Çapak Oluşumunun Ele Alınması

CO2 lazer teknolojisi ile düşük karbonlu çelik keserken çapak oluşumu önemli bir sorun olabilir. Temel nedenleri anlamak ve uygun çözümleri uygulamak, temiz ve hassas kesimler elde etmek için çok önemlidir. İşte çapak oluşumuna katkıda bulunan başlıca faktörler ve ilgili çözümleri:

1. Yanlış Odak Konumu: Bir odak konumu testi yapın ve ofseti buna göre ayarlayın. Doğru odak, kesme noktasında optimum enerji konsantrasyonunu sağlar.
2. Yetersiz Lazer Gücü: Lazer jeneratörünün işlevselliğini doğrulayın ve kontrol panelindeki çıkış ayarlarını kontrol edin. Gücü, malzeme kalınlığına ve kesim gereksinimlerine uyacak şekilde ayarlayın.
3. Yetersiz Kesme Hızı: Makinenin kontrol sistemi aracılığıyla kesme hızını artırın. Temiz kesimler için hız ve güç arasında doğru dengeyi bulmak çok önemlidir.
4. Tehlikeli Yardımcı Gaz Kalitesi: Yüksek saflıkta yardımcı gaz (tipik olarak nitrojen veya oksijen) kullanıldığından emin olun. Gaz saflığı kesim kalitesini ve çapak oluşumunu doğrudan etkiler.
5. Odak Noktası Kayması: Özellikle uzun kesim seansları için periyodik olarak odak noktası testleri gerçekleştirin. Termal etkiler veya mekanik aşınmadan kaynaklanan kaymaları telafi etmek için ofseti ayarlayın.
6. Uzun Süreli Çalışmadan Kaynaklanan Sistem Kararsızlığı: Uzun süreli çalıştırmalardan sonra kalıcı sorunlar ortaya çıkarsa, sistemi tamamen yeniden başlatmayı düşünün. Bu, yazılım hatalarını veya ısıyla ilgili dengesizlikleri çözebilir.

Lazer kesici ile paslanmaz çelik ve alüminyum çinko levha keserken iş parçası üzerindeki çapağın analizi.

Düşük karbonlu çelik, paslanmaz çelik veya alüminyum-çinko plakaları lazer kesici ile keserken çapak oluşumu, birden fazla faktörün dikkatle değerlendirilmesini gerektiren yaygın bir sorundur. Çapakların temel nedenleri, malzeme özelliklerine ve kesme parametrelerine bağlı olarak değişebilir.

Düşük karbonlu çelik için ilk araştırma, lazer gücü, kesme hızı, odak noktası konumu ve yardımcı gaz basıncı gibi çapak oluşumunu etkileyen temel faktörlere odaklanmalıdır. Bununla birlikte, özellikle kalın plakalar veya alüminyum-çinko alaşımları gibi yüksek oranda yansıtıcı malzemeler işlenirken lazerin malzemeye tam olarak nüfuz etme kabiliyetini tehlikeye atabileceğinden, sadece kesme hızını artırmak her zaman etkili bir çözüm değildir.

Yüksek ısı iletkenliği ve yansıtıcılığı ile bilinen alüminyum-çinko plakalar söz konusu olduğunda, ek hususlar gereklidir. Lazerin bu malzemelerle etkileşimi daha karmaşık olabilir ve genellikle minimum çapakla temiz kesimler elde etmek için güç, hız ve odak noktası ayarı arasında ince bir denge gerektirir.

Kesme performansını optimize etmek ve çapak oluşumunu azaltmak için aşağıdaki faktörleri göz önünde bulundurun:

1. Nozul durumu: Aşınmış veya hasar görmüş bir nozul gaz akışını bozarak tutarsız kesimlere ve çapak artışına yol açabilir. Kesim kalitesini korumak için nozulların düzenli olarak incelenmesi ve değiştirilmesi çok önemlidir.
2. Hareket sistemi kararlılığı: Kılavuz hareketindeki titreşimler veya dengesizlikler odak noktası konumunda dalgalanmalara neden olarak düzensiz kesimlere ve çapak oluşumuna yol açabilir. Makinenin hareket sisteminin bakımının düzgün yapıldığından ve kalibre edildiğinden emin olun.
3. Yardımcı gaz seçimi ve basıncı: Paslanmaz çelik ve alüminyum-çinko plakalarda, oksidasyonu önlemek için yardımcı gaz olarak genellikle nitrojen tercih edilir. Aşırı türbülansa neden olmadan erimiş malzemeyi etkili bir şekilde çıkarmak için gaz basıncını optimize edin.
4. Odak uzunluğu ve konumu: Temiz kesimler için optimum güç yoğunluğunu elde etmek amacıyla odak noktası konumunu malzeme yüzeyine göre ayarlayın. Bu, malzeme kalınlığına ve bileşimine bağlı olarak değişebilir.
5. Kesme parametreleri optimizasyonu: Malzemeye özgü gereksinimlere göre lazer gücünü, kesme hızını ve darbe frekansını (varsa) ince ayarlayın. Her malzeme türü ve kalınlığı için en uygun ayarları belirlemek üzere parametre veritabanlarını kullanmayı veya kesme denemeleri yapmayı düşünün.
6. Işın kalitesi ve optiklerin durumu: Lazer ışınının doğru şekilde hizalandığından ve odaklandığından ve tutarlı kesme performansını korumak için tüm optik bileşenlerin temiz ve iyi durumda olduğundan emin olun.

Lazerin tamamlanmamış kesme durumunun analizi.

Kapsamlı bir analizin ardından, aşağıdaki faktörler dengesiz lazer kesim süreçlerine katkıda bulunan başlıca unsurlar olarak belirlenmiştir:

1. Plaka kalınlığına göre yanlış nozul seçimi:
   Nozul geometrisi ve çapı, gaz akışı dinamiklerini ve kesme verimliliğini önemli ölçüde etkiler. Uyumsuz nozullar, yetersiz yardımcı gaz basıncına veya yanlış ışın odaklanmasına yol açarak eksik kesimlere neden olabilir.
2. Aşırı kesme hızı:
   Travers hızı, belirli bir malzeme ve kalınlık için optimum hızı aştığında, kesme cephesinde yetersiz enerji yoğunluğuna yol açabilir. Bu durum genellikle çapak oluşumuna, eksik penetrasyona veya düzensiz çentik genişliğine neden olur.
3. Daha kalın malzemeler için yanlış odak uzaklığı:
   5 mm karbon çelik plakaları kesmek için standart lensi 7,5″ odak uzaklığına sahip bir lazer lensiyle değiştirmek çok önemlidir. Bu ayar, ışın odak derinliğini optimize ederek malzeme kalınlığı boyunca uygun enerji konsantrasyonunu sağlar.

Kararsız işleme sürecine katkıda bulunabilecek diğer faktörler arasında şunlar yer almaktadır:

• Yardımcı gaz basıncı ve tip uyuşmazlığı
• Kirlenmiş veya hasarlı odaklama optikleri
• Lazer güç çıkışındaki dalgalanmalar
• Nozul ve iş parçası arasında uygun olmayan mesafe
• Malzeme tutarsızlıkları veya yüzey kirleticileri

Düşük karbonlu çelik keserken normal olmayan kıvılcım desenleri için çözüm

Düşük karbonlu çeliğin lazerle kesimi sırasında anormal kıvılcım desenleri, kesim kenarlarının kalitesini ve genel parça hassasiyetini önemli ölçüde etkileyebilir. Diğer kesme parametreleri normal aralıklardaysa aşağıdaki olası nedenleri ve çözümleri göz önünde bulundurun:

1. Nozul bozulması:
   Lazer memesi bozulmuş veya hasar görmüş olabilir. Optimum kesme performansını geri kazanmak için nozulu derhal yenisiyle değiştirin. Düzenli nozul kontrolü ve değişimi, önleyici bakım programınızın bir parçası olmalıdır.
2. Kesme gazı basınç ayarı:
   Nozulun hemen değiştirilmesi mümkün değilse, kesme gazı basıncını artırmak geçici bir çözüm olabilir. Bu, nozül aşınması veya kısmi tıkanma nedeniyle azalan gaz akışını telafi etmeye yardımcı olabilir. Ancak, aşırı basınç cüruf oluşumunun artması gibi başka sorunlara yol açabileceğinden kesim kalitesini yakından izleyin.
3. Gevşek nozul bağlantısı:
   Nozul ve lazer kesim kafası arasındaki dişli bağlantı gevşemiş olabilir. Bu durumda:

• Daha fazla hasarı önlemek için kesme işlemini derhal durdurun.
• Nozul bağlantısına özellikle dikkat ederek lazer kafası tertibatını dikkatlice inceleyin.
• Gevşekse, doğru hizalamayı sağlayarak dişli bağlantıyı iyice sıkın.
• Sorunun çözüldüğünü doğrulamak için bir test kesimi gerçekleştirin.

1. Ek hususlar:

• Nozul deliğinin temizliğini doğrulayın ve engelleri temizleyin.
• Lazer ışınının nozul içinde doğru merkezlenip merkezlenmediğini kontrol edin.
• Lazerin odak noktasının malzeme kalınlığı için doğru şekilde ayarlandığından emin olun.
• Koruyucu merceğin durumunu inceleyin ve gerekirse değiştirin.

Lazer Kesimde Delinme Noktalarının Seçimi

Lazer Işın Kesiminin Çalışma Prensibi:

Lazer kesim işlemi sırasında, odaklanmış lazer ışını malzeme yüzeyinde lokalize bir eriyik havuzu oluşturur. Işın ışımaya devam ettikçe, merkezde bir çöküntü oluşturur. Lazer ışını ile eş eksenli yüksek basınçlı yardımcı gaz, erimiş malzemeyi hızla dışarı atarak bir anahtar deliği oluşturur. Bu anahtar deliği, geleneksel işlemedeki pilot deliğe benzer şekilde kontur kesimi için ilk penetrasyon noktası olarak hizmet eder.

Lazer ışını tipik olarak kesilen konturun teğetine dik olarak hareket eder. Sonuç olarak, ışın ilk penetrasyondan kontur kesimine geçerken, kesim vektöründe önemli bir değişiklik olur. Özellikle, vektör yaklaşık 90° dönerek kesme yönünü kontur teğeti ile hizalar.

Bu hızlı vektörel kayma, geçiş noktasında yüzey kalitesi sorunlarına yol açabilir ve potansiyel olarak artan pürüzlülük veya çentik genişliği varyasyonları ile sonuçlanabilir.

Yüzey kalitesi gereksinimlerinin katı olmadığı standart işlemlerde, otomatik CNC yazılımı genellikle delme noktalarını belirler. Ancak, yüksek yüzey kalitesi veya dar toleranslar gerektiren uygulamalarda manuel müdahale çok önemli hale gelir.

Delme noktasının manuel olarak ayarlanması, ilk penetrasyon konumunun stratejik olarak yeniden konumlandırılmasını içerir. Bu optimizasyon, vektör değişikliğinin kesim kalitesi üzerindeki etkisini en aza indirmeyi amaçlar. Dikkate alınması gereken faktörler şunlardır:

1. Malzeme özellikleri (kalınlık, termal iletkenlik)
2. Lazer parametreleri (güç, frekans, darbe süresi)
3. Yardımcı gaz tipi ve basıncı
4. İstenen kontur geometrisi

Mühendisler, delme noktasını dikkatli bir şekilde seçerek genel kesim kalitesini önemli ölçüde artırabilir, işlem sonrası gereksinimleri azaltabilir ve parça hassasiyetini artırabilir. Penetrasyon sürecini daha da optimize etmek için rampa veya çukur açma gibi gelişmiş teknikler de kullanılabilir.

Manuel delinme noktası seçiminin üstün sonuçlar verebileceğini, ancak uzmanlık gerektirdiğini ve programlama süresini artırabileceğini unutmamak önemlidir. Bu nedenle, bu düzeyde bir optimizasyonun ne zaman gerekli olduğunu belirlemek için bir maliyet-fayda analizi yapılmalıdır.