Tips Pemotongan Laser: Mendapatkan Tepi Bersih pada Keluli Karbon

Pengenalan

Keluli karbon kekal sebagai bahan yang paling biasa diproses oleh mesin pemotong laser gentian. Mendapatkan potongan bersih bebas dross dengan zon terjejas haba (HAZ) minimal memerlukan pengoptimuman parameter pemotongan yang teliti. Panduan ini merangkumi pembolehubah utama yang menentukan kualiti potongan pada keluli karbon dari kepingan 1mm hingga plat 25mm.

Parameter Pemotongan Kritikal

1. Pemilihan dan Tekanan Gas Bantuan

Oksigen adalah gas bantuan standard untuk pemotongan keluli karbon. Tindak balas eksotermik antara oksigen dan besi menambah tenaga signifikan, membolehkan kelajuan pemotongan lebih cepat dan potongan lebih tebal. Pertimbangan utama:

• Kepingan nipis (1-6mm): Tekanan oksigen 0.5-1.0 bar. Tekanan lebih rendah mengurangkan pembakaran berlebihan pada tepi nipis
• Plat sederhana (6-16mm): Tekanan oksigen 0.8-1.5 bar. Keseimbangan antara tepi bersih dan kelajuan potong
• Plat tebal (16-25mm): Tekanan oksigen 1.2-2.0 bar. Tekanan lebih tinggi memastikan penembusan kerf lengkap
• Ketulenan oksigen: Minimum 99.5%. Ketulenan lebih rendah menyebabkan tepi kasar dan peningkatan dross

2. Jarak Bebas Muncung

Jarak antara hujung muncung dan permukaan benda kerja secara langsung mempengaruhi dinamik aliran gas dan kualiti potongan:

• Jarak bebas yang disyorkan: 0.5-2.0mm bergantung pada ketebalan plat
• Terlalu dekat: Aliran gas tidak cekap, pengumpulan percikan pada muncung, kelajuan potong berkurang
• Terlalu jauh: Serakan jet gas, kerf lebih lebar, peningkatan dross, kualiti tepi buruk
• Gunakan penderiaan ketinggian kapasitif (kawalan fokus automatik) untuk jarak bebas yang konsisten di seluruh laluan potong

3. Kedudukan Fokus

Kedudukan titik fokus relatif terhadap permukaan bahan adalah salah satu parameter paling kritikal:

• Plat 1-8mm: Fokus pada permukaan atas atau sedikit di bawah (0 hingga -2mm). Menghasilkan kerf sempit dengan tepi menegak
• Plat 8-16mm: Fokus pada -2 hingga -4mm (di bawah permukaan). Mengimbangi kualiti potongan atas dan bawah
• Plat 16-25mm: Fokus pada -4 hingga -8mm. Meletakkan pinggang sinar lebih dalam ke dalam bahan untuk penembusan lengkap
• Kepala potong fokus automatik (seperti Raytools atau Precitec) membolehkan pelarasan fokus dinamik semasa pemotongan

4. Kadar Suapan dan Kuasa

Ketebalan (mm)	Kuasa (kW)	Kadar Suapan (m/min)	Tekanan Gas (bar)
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

* Parameter adalah panduan. Nilai optimum bergantung pada mesin spesifik, sumber laser, dan kelompok bahan. Sentiasa lakukan potongan uji.

Kecacatan Biasa dan Penyelesaian

Dross di Tepi Bawah

Bahan cair berlebihan yang membeku semula di tepi bawah. Punca dan pembaikan:

• Tekanan gas tidak mencukupi: Tingkatkan tekanan oksigen sebanyak 0.2-0.5 bar
• Kadar suapan terlalu perlahan: Tingkatkan kelajuan — tenaga berlebihan menyebabkan peleburan daripada pemotongan bersih
• Fokus terlalu tinggi: Turunkan kedudukan fokus ke arah bawah plat
• Muncung haus atau rosak: Ganti muncung — muncung yang rosak mengganggu simetri aliran gas

Permukaan Potongan Kasar

• Kadar suapan terlalu cepat: Kurangkan kelajuan untuk membolehkan pembakaran tuntas
• Kuasa laser terlalu rendah: Tingkatkan output kuasa untuk ketebalan yang diberikan
• Ketulenan gas rendah: Periksa ketulenan oksigen — kekotoran menyebabkan pengoksidaan tidak teratur
• Mod sinar merosot: Periksa keadaan sumber laser dan optik penghantaran sinar

Zon Terjejas Haba (HAZ) Berlebihan

• Kurangkan ketumpatan kuasa: Turunkan kuasa atau tingkatkan kadar suapan untuk meminimumkan input haba
• Optimumkan aliran gas: Aliran oksigen yang betul membuang haba dan bahan cair dengan cekap
• Pertimbangkan nitrogen untuk plat tebal: Pemotongan nitrogen (inert) menghilangkan tindak balas eksotermik, mengurangkan HAZ namun memerlukan kuasa lebih tinggi

Penyelenggaraan Boleh Guna

Pemeriksaan dan penggantian bahan boleh guna secara tetap adalah penting untuk kualiti potongan yang konsisten:

• Muncung: Periksa setiap hari. Ganti apabila lubang menjadi bujur atau menunjukkan lekatan percikan
• Kanta pelindung: Periksa mingguan. Kanta yang tercemar mengurangkan kuasa yang dihantar sebanyak 10-20%
• Kanta fokus: Periksa bulanan. Tekanan terma boleh menyebabkan degradasi beransur-ansur
• Sistem penghantaran gas: Periksa hos dan pemasangan untuk kebocoran setiap suku tahun

Kesimpulan

Pemotongan laser bersih pada keluli karbon dicapai dengan mengoptimumkan secara sistematik tekanan gas, jarak bebas muncung, kedudukan fokus, kadar suapan, dan kuasa. Mulakan dengan parameter yang disyorkan dalam jadual di atas, lakukan pelarasan berperingkat kecil, dan sentiasa sahkan dengan potongan uji sebelum pengeluaran. Penyelenggaraan bahan boleh guna yang betul akan memastikan hasil yang konsisten selama ribuan jam pemotongan.