Лазерлік-оттегі синтезімен кесу принципі
Ыстықтай илектелген болатты лазерлік кесу әдетте техникалық тұрғыдан лазерлі оттегімен кесу немесе 'лазерлік жалынмен гибридті кесу' деп аталатын әдісті қолданады. Лазерлік булану немесе таза балқыту процестерінен айырмашылығы, лазерлік оттегімен кесу лазер сәулесі мен экзотермиялық химиялық реакция арасындағы күшті синергияға негізделген. Принцип келесідей жұмыс істейді: жоғары энергиялы талшықты лазер сәулесі (әдетте 4-тен 6 кВт-қа дейін) ыстықтай илектелген болат пластинаның бетіне фокусталады, локализацияланған аймақты темірдің тұтану температурасына дейін (шамамен 1350°C) жылдам қыздырады. Жоғары таза оттегі ағыны лазер сәулесімен коаксиалды түрде осы қызған нүктеге бағытталған. Үтік өзінің тұтану нүктесіне жеткенде, ол экзотермиялық тотығу реакциясында оттегімен қатты әрекеттеседі: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ + жылу. Бұл химиялық жану лазер сәулесінің өзінен үш-бес есе көп жылу энергиясын шығарады. Осылайша, лазер тиімді, жоғары бақыланатын 'жеңілдеу' немесе 'тұтандырғыш' ретінде әрекет етеді, реакцияны бағдарламаланған кесу жолы бойымен бастайды, содан кейін бағыттайды, ал оттегі газы жану агенті және нәтижесінде балқыған темір оксиді қожын кесілген керфтен шығаратын жоғары қысымды ағын болу сияқты екі мақсатқа қызмет етеді.
Қалың көміртекті болат табақтар үшін бұл гибридті процесс қол жетімді ең үнемді және жылдам кесу әдісі болып табылады. Ол салыстырмалы түрде төмен қуатты лазерді (6 кВт) пайдаланып қалыңдығы 200 мм-ге дейінгі пластиналарды кесуге мүмкіндік береді, себебі тотығу реакциясы жалпы кесу энергиясының 80%-дан астамын қамтамасыз етеді. Бұл тиімділік қалың пластиналар үшін жиі қажет болатын үлкен, қымбат жоғары қуатты лазерлердің қажеттілігін жояды. Нәтиже - тамаша тіктігі бар таза кесу, плазмалық кесуге қарағанда қож айтарлықтай аз және дәстүрлі оттегімен кесу үшін міндетті болып табылатын ұзақ алдын ала қыздыру уақытын (көбінесе 2-3 минут) қажет етпейді.
Оңтайлы лазерлік кесу үшін ыстықтай илектелген болатты дайындау
Лазерлік оттегі процесі көміртекті болатты кесуге арналған қуатты құрал болғанымен, жоғары сапалы, дәйекті нәтижеге қол жеткізу шикі ыстықтай илектелген пластинаның бетінің күйіне қатты байланысты. Стандартты ыстықтай илектелген қара болат лазер үшін өте қолайлы емес, тән қабыршақты беті бар. Бұл 'ай тәрізді' немесе шұңқырлы бет лазердің биіктікті сезіну жүйесіне әсер етіп, фокустық нүктенің фокусқа кіріп-шығуына себеп болады, бұл кесу сапасы мен дәйектілігіне тікелей әсер етеді. Бұған қарсы тұру үшін жоғары дәлдіктегі лазерлік кесу үшін қолайлы материал ыстықтай иленген маринадталған және майланған (HRP&O) болат болып табылады. Бұл процесте ыстықтай илектелген орам тұз қышқылы ваннасынан өтеді, ол берік диірмен шкаласын химиялық жолмен жояды, таза, тегіс, біркелкі бетті қалдырады, содан кейін уақытша коррозиядан қорғауды қамтамасыз ету үшін аздап майланады.
Салалық зерттеулер маринадтау ыстықтай илектелген болаттың лазерлік кесу өнімділігін түбегейлі өзгертетінін растады. Барлық қалыңдық диапазонында материал бетінің сапасы кез келген басқа айнымалыға қарағанда кесу нәтижелеріне маңыздырақ әсер етеді, соның ішінде газ қысымы немесе фокустық орынды реттеу. Тұрақты фокус тереңдігі - тұрақты, жоғары сапалы кесулердің негізгі талабы; HRP&O болатының тегіс беті дәл осылай қамтамасыз етеді, бұл кең процесс терезесін және жоғары кесу жылдамдығын қамтамасыз етеді. Бұған қоса, SCS (Sesstainable Coil Solutions) процесі сияқты кейбір жетілдірілген процестер май жағу нәтижесінде пайда болатын түтінді кетіру арқылы кесу жылдамдығын шамамен 20%-ға жақсартатын таза, құрғақ бетті құра отырып, бір қадам алға жылжиды. Кесуден кейін кепілдендірілген тегістікті талап ететін дәлдіктегі қолданбалар үшін Laser Plus ыстықтай илектелген жолақ өнімдері сияқты мамандандырылған сорттар бір метрге небәрі 3 мм тегістіктің максималды ауытқуына кепілдік береді.
Лазерлік кесуге арналған орамнан пластинаға жұмыс процесі
Заманауи, тиімді өндіріс ортасында ыстықтай илектелген орамнан кесілген, дайын пластинаға дейінгі жұмыс процесі жоғары автоматтандырылған және жеңілдетілген. Процесс көбінесе салмағы 30 тоннаға дейін жететін ауыр габаритті катушкадан басталады, ол дәл декойлерге орнатылады. Болат жолақ мінсіз тегіс қаңылтыр алу үшін 'орамдар жинағын' (жарақат жолағының табиғи қисаюын) жоққа шығаратын ауыр тегістегіш арқылы беріледі. Осыдан кейін жолақты дәл, бағдарламаланған өлшемдердің пластиналарына бөлетін дәлдікпен кесілген кесу орындалады. Бұл бүкіл желілік процесті рецепт бойынша басқарылатын бағдарламалық құрал арқылы бақылауға және басқаруға болады, бұл әрбір өнімді іске қосу үшін тамаша, қайталанатын параметрлерді қамтамасыз етеді. Нәтиже – келесі кезеңге оңтайландырылған тегіс, дәйекті өлшемді дайындама: лазерлік кесу жүйесінің өзі.
Дайын жалпақ табақшалар жоғары қуатты талшықты лазерлік кесу машинасына жүктеледі. Кесу параметрлері — ең маңыздысы, газ қысымына көмектесетін оттегі, лазердің фокустық орны (тар, параллельді керф үшін қалың пластиналар ішіне орнатылған) және кесу жылдамдығы — барлығы CNC жүйесінде бағдарламаланған. Көптеген жоғары көлемді операциялар үшін процесс тікелей катушкадан лазерге көшу арқылы одан әрі жетілдіріледі. Катушкамен қоректенетін лазерлік тазарту жүйелерінде тегістелген жолақ лазерлік кескіштің камерасына тікелей түседі. Бұл дискретті тақталарды жасаудың бөлек қадамын болдырмайды, паллет ауыстыруға қажетті уақытты жояды және лазерлік жүйені өндірудің жалпы уақытын шамамен 14%-ға арттыра алады, бұл дәстүрлі парақпен қоректенетін жүйелермен салыстырғанда жылына шамамен 600 жұмыс сағатын үнемдейді. Бұл толықтай біріктірілген жұмыс процесі шикі катушкадан дәл лазермен кесілген бөлікке дейін материалды пайдалануды барынша арттырады, өңдеуді азайтады және заманауи болат өңдеу стандартын белгілейді.
