⚫ Окалина при резке

Загружаем…

Окалина — что это и почему появляется

Окалина — это отвердевший окислённый расплавленный металл, который остаётся в разрезе после прохода луча. Это самая распространённая проблема качества лазерной резки. Окалина может образовываться в виде:

больших пузырчатых отложений вдоль нижней кромки листа — окалина низкой скорости резки;
небольших затвердевших полосок вдоль неразрезанного материала — окалина высокой скорости резки;
тонкого покрытия вдоль верхней поверхности листа — верхнее забрызгивание.

Образование окалины зависит от многих переменных процесса: скорости перемещения головы, расстояния между соплом и заготовкой, давления газа, напряжения и состояния расходных деталей. Влияют также характеристики материала — толщина, тип, марка, химический состав, состояние поверхности, плоскостность и даже изменения температуры материала в процессе резки. Но наиболее существенно на образование окалины влияют три параметра: скорость резки, давление газа и расстояние между соплом и заготовкой.

Окалина низкой скорости

Если скорость резки слишком низкая, лазерный луч начинает «искать» дополнительный материал для резки. Недостаточное давление газа не может выдувать расплавленный материал из разреза. В результате расплав скапливается вдоль нижней кромки листа в форме шарообразных отложений толстого слоя — это и есть окалина низкой скорости. Большая мощность приводит к тому, что в данный момент времени в зону реза вкладывается больше энергии. Слишком высокая мощность или слишком маленькое расстояние от резака до заготовки также могут вызывать окалину низкой скорости.

Чтобы исключить образование окалины низкой скорости:

Увеличьте скорость резки.
Увеличьте расстояние между соплом и заготовкой.
Уменьшите мощность.
Если качество резки не удаётся улучшить ни одним из указанных действий, рассмотрите вариант использования сопла меньшего размера.

Окалина высокой скорости

Если скорость резки слишком большая, рез начнёт запаздывать с перемещением вдоль линии реза, что приведёт к образованию небольших затвердевших полосок несрезанного материала или «перекатывающейся» окалины вдоль нижней кромки листа. Окалина высокой скорости более устойчива к воздействию: для её снятия, как правило, требуется серьёзная механическая обработка. При слишком высоких скоростях резка становится нестабильной — длина столба луча в разрезе то увеличивается, то уменьшается, образуя «продольный гребень» искр и расплавленного материала. Луч может не прожечь металл на всю толщину или погаснуть.

Большое расстояние между соплом и заготовкой или низкая мощность (для данной толщины материала и скорости резки) также могут вызывать окалину высокой скорости.

Чтобы исключить образование окалины высокой скорости:

Проверьте сопло на наличие признаков износа (выемки, превышение номинального размера или овальное отверстие).
Уменьшите скорость резки.
Уменьшите расстояние между соплом и заготовкой.
Повысьте мощность.

Окалина вследствие верхнего забрызгивания

Верхнее забрызгивание — это скопление отвердевшего металла, который разбрызгивается вдоль верхней поверхности заготовки. Снятие этого вида окалины не представляет сложностей. Причины: слишком высокая скорость резки или слишком большое расстояние между резаком и заготовкой. Она возникает из-за вихревого потока плазменной струи, который при определённом угле атаки выталкивает расплавленный материал из передней части разреза, а не проталкивает его вглубь.

Чтобы исключить образование верхнего забрызгивания:

Проверьте сопло на признаки износа.
Уменьшите скорость.
Уменьшите расстояние между соплом и заготовкой.

Окно без образования окалины

Между высокой и низкой скоростью резки, при которых образуется окалина, есть определённый диапазон (окно) скоростей, в котором окалина не образуется или образуется в минимальном количестве. Установить это окно — основная задача в стремлении минимизировать доработку деталей, вырезанных на лазерных системах.

Данное окно зависит от газа. Например, азот и воздух дают сравнительно узкое окно отсутствия окалины при резке низкоуглеродистой стали, тогда как для кислорода это окно шире. (Кислород вступает в реакцию с низкоуглеродистой сталью, в результате чего образуются небольшие брызги; каждая капля имеет меньшее поверхностное натяжение и легче выдувается из разреза.)

На окно без образования окалины также влияет тип материала. Например, при резке холоднокатаной или травлёной стали образуется меньше окалины, чем при резке горячекатаной или нетравлёной стали.

Чтобы определить оптимальную скорость резки:

Метод 1. Выполните несколько последовательных операций резки на разных скоростях и выберите ту, при которой образуется меньше всего окалины. Хороший индикатор скорости резки — линии задержки (небольшие гребни на поверхности реза). При низких скоростях линии задержки вертикальны и перпендикулярны плоскости листа; на высоких скоростях линии задержки наклонены S-образно и параллельны листу вдоль нижней кромки. Анализируя линии задержки, оператор определяет, в какую сторону менять скорость (увеличить или уменьшить), чтобы попасть в окно без окалины. Многие операторы привычно замедляют машину, как только появляется окалина, — но часто требуется, наоборот, повысить скорость.
Метод 2. Наблюдайте за лучом во время резки и существенно изменяйте скорость, чтобы получить оптимальные характеристики дуги луча. Обратите внимание на угол, под которым дуга выходит из заготовки. Если используется воздух, на выходе с нижней стороны листа дуга должна быть вертикальной. Если используется азот, оптимально небольшое отставание дуги. Для кислорода наилучшей будет скорость, при которой дуга слегка уходит вперёд.