Laser Cutting ng Hot-Rolled Steel: Mga Prinsipyo At Workflow

Ang Prinsipyo ng Laser-Oxygen Fusion Cutting

Karaniwang ginagamit ng laser cutting ng hot-rolled steel ang teknikal na kilala bilang laser-oxygen fusion cutting o 'laser flame hybrid cutting.' Hindi tulad ng laser vaporization o pure melting na proseso, ang laser-oxygen cutting ay umaasa sa isang malakas na synergy sa pagitan ng laser beam at isang exothermic chemical reaction. Ang prinsipyo ay gumagana tulad ng sumusunod: isang high-energy fiber laser beam (karaniwang 4 hanggang 6 kW) ay nakatutok sa ibabaw ng hot-rolled steel plate, mabilis na pinainit ang isang naisalokal na lugar sa temperatura ng pag-aapoy ng bakal (humigit-kumulang 1,350°C). Ang isang high-purity oxygen jet ay idinirekta nang magkakasama sa pamamagitan ng laser beam papunta sa sobrang init na lugar na ito. Sa sandaling maabot ng bakal ang punto ng pag-aapoy nito, marahas itong tumutugon sa oxygen sa isang reaksyong exothermic oxidation: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ + init. Ang chemical combustion na ito ay naglalabas ng tatlo hanggang limang beses na mas maraming thermal energy kaysa sa laser beam mismo na nag-aambag. Kaya, ang laser ay gumaganap bilang isang mahusay, lubos na nakokontrol na 'lighter' o 'igniter,' na nagpapasimula at pagkatapos ay gumagabay sa reaksyon sa kahabaan ng naka-program na cutting path, habang ang oxygen gas ay nagsisilbi sa dalawahang layunin ng pagiging combustion agent at isang high-pressure jet na naglalabas ng molten iron oxide slag mula sa cut kerf.

Para sa makapal na carbon steel plates, ang hybrid na prosesong ito ay ang pinaka-cost-effective at pinakamabilis na paraan ng pagputol na magagamit. Ito ay nagbibigay-daan sa pagputol ng mga plato hanggang sa 200mm ang kapal gamit ang isang medyo mababang kapangyarihan na laser (6kW) dahil ang reaksyon ng oksihenasyon ay nagbibigay ng higit sa 80% ng kabuuang enerhiya ng pagputol. Ang kahusayan na ito ay nag-aalis ng pangangailangan para sa napakalaking, mamahaling high-power na laser na kadalasang kinakailangan para sa makapal na mga plato. Ang resulta ay isang malinis na hiwa na may mahusay na verticality, makabuluhang mas mababa ang slag kaysa sa pagputol ng plasma, at hindi na kailangan para sa mahabang oras ng preheating (madalas na 2-3 minuto) na kinakailangan para sa tradisyonal na pagputol ng oxy-fuel.

Inihahanda ang Hot-Rolled Steel para sa Pinakamainam na Laser Cutting

Habang ang proseso ng laser-oxygen ay isang makapangyarihang tool para sa pagputol ng carbon steel, ang pagkamit ng mataas na kalidad, pare-parehong resulta ay kritikal na nakasalalay sa kondisyon ng ibabaw ng hilaw na hot-rolled na plato. Ang karaniwang hot-rolled black steel ay may katangiang scaly surface na malayo sa perpekto para sa isang laser. Ang 'moon-like' o cratered surface na ito ay nakakaapekto sa height-sensing system ng laser, na nagiging sanhi ng pag-anod ng focal point sa loob at labas ng focus, na direktang nakakaapekto sa kalidad ng cut at consistency. Upang kontrahin ito, ang gustong materyal para sa high-precision laser cutting ay Hot Rolled Pickled and Oiled (HRP&O) steel. Sa prosesong ito, ang hot-rolled coil ay ipinapasa sa isang hydrochloric acid bath na kemikal na nag-aalis ng tenacious mill scale, na nag-iiwan ng malinis, makinis, pare-parehong ibabaw na pagkatapos ay bahagyang nilalagyan ng langis upang magbigay ng pansamantalang proteksyon sa kaagnasan.

Kinumpirma ng mga pag-aaral sa industriya na ang pag-aatsara ay pangunahing binabago ang pagganap ng pagputol ng laser ng hot-rolled na bakal. Sa lahat ng hanay ng kapal, ang kalidad ng materyal sa ibabaw ay may mas makabuluhang epekto sa mga resulta ng pagputol kaysa sa anumang iba pang variable, kabilang ang pagtulong sa presyon ng gas o pagsasaayos ng focal position. Ang pare-parehong lalim ng pagtutok ay ang pangunahing kinakailangan para sa matatag, mataas na kalidad na mga pagbawas; ang makinis na ibabaw ng HRP&O steel ay nagbibigay ng ganoon, nagbibigay-daan sa isang malawak na window ng proseso at mataas na bilis ng pagputol. Bilang karagdagan, ang ilang mga advanced na proseso tulad ng proseso ng SCS (Sustainable Coil Solutions) ay nagpapatuloy sa isang hakbang, na lumilikha ng malinis at tuyo na ibabaw na nagpapahusay sa bilis ng pagputol ng humigit-kumulang 20% ​​sa pamamagitan ng pag-aalis ng usok na nalilikha ng nasusunog na langis. Para sa mga precision application na humihiling ng garantisadong flatness pagkatapos ng pagputol, ginagarantiyahan ng mga espesyal na grado tulad ng Laser Plus hot-rolled strip na mga produkto ang maximum flatness deviation na 3mm lang bawat metro.

Ang Coil-to-Plate Workflow para sa Laser Cutting

Sa isang moderno, mahusay na kapaligiran sa fabrication, ang daloy ng trabaho mula sa hot-rolled coil hanggang sa isang cut, finished plate ay lubos na awtomatiko at naka-streamline. Ang proseso ay madalas na nagsisimula sa isang heavy-gauge coil na maaaring tumimbang ng hanggang 30 tonelada, na naka-mount sa isang precision decoiler. Ang steel strip ay pinapakain sa pamamagitan ng isang heavy-duty leveler na nag-aalis ng 'coil set' (ang natural na curvature ng wound strip) upang makabuo ng perpektong flat sheet. Sinusundan ito ng isang precision cut-to-length na paggugupit na naghihiwalay sa strip sa mga plato ng eksaktong, naka-program na mga sukat. Ang buong prosesong in-line na ito ay maaaring subaybayan at kontrolin ng software na hinihimok ng recipe, na tinitiyak ang perpekto, nauulit na mga setting para sa bawat pagtakbo ng produkto. Ang resulta ay isang flat, pare-pareho ang laki na blangko na na-optimize para sa susunod na yugto: ang laser cutting system mismo.

Ang natapos na mga flat plate ay inilalagay sa isang high-power fiber laser cutting machine. Ang mga parameter ng pagputol—pinakamahalaga, ang oxygen na tumutulong sa gas pressure, ang focal position ng laser (itakda ang malalim sa loob ng makapal na mga plato para sa isang makitid, parallel na kerf), at ang bilis ng pagputol-lahat ay naka-program sa CNC system. Para sa maraming mga pagpapatakbo na may mataas na dami, ang proseso ay higit pang advanced sa pamamagitan ng direktang paglipat mula sa coil patungo sa laser. Sa coil-fed laser blanking system, ang leveled strip ay direktang nagpapakain sa silid ng laser cutter. Tinatanggal nito ang hiwalay na hakbang ng paglikha ng mga discrete plate, inaalis ang oras na kailangan para sa pagpapalit ng pallet, at maaaring tumaas ang kabuuang oras ng produksyon ng laser system ng humigit-kumulang 14%, na kumakatawan sa isang pagtitipid ng humigit-kumulang 600 oras ng pagtatrabaho bawat taon kumpara sa mga tradisyonal na sheet-fed system. Ang ganap na pinagsama-samang daloy ng trabaho na ito, mula sa raw coil hanggang sa precision na laser-cut na bahagi, ay nag-maximize sa paggamit ng materyal, pinapaliit ang paghawak, at nagtatakda ng pamantayan para sa modernong pagproseso ng bakal.