Принцип ласерско-кисеоничког фузионог сечења
Ласерско сечење топло ваљаног челика обично користи оно што је технички познато као ласерско-кисеонично сечење фузијом или „хибридно сечење ласерским пламеном“. За разлику од ласерског испаравања или процеса чистог топљења, ласерско сечење кисеоником се ослања на моћну синергију између ласерског зрака и егзотермне хемијске реакције. Принцип функционише на следећи начин: ласерски сноп високоенергетских влакана (обично 4 до 6 кВ) фокусира се на површину топло ваљане челичне плоче, брзо загревајући локализовану област до температуре паљења гвожђа (приближно 1350°Ц). Млаз кисеоника високе чистоће је усмерен коаксијално са ласерским снопом на ово прегрејано место. Када гвожђе достигне тачку паљења, бурно реагује са кисеоником у егзотермној реакцији оксидације: 4Фе + 3О₂ → 2Фе₂О₃ + топлота. Ово хемијско сагоревање ослобађа три до пет пута више топлотне енергије него што доприноси сам ласерски зрак. Дакле, ласер делује као ефикасан, веома контролисан „упаљач“ или „запаљивач“, који покреће и затим води реакцију дуж програмиране путање сечења, док гас кисеоника служи двострукој сврси: да буде агенс за сагоревање и млаз под високим притиском који избацује резултујућу шљаку оксида гвожђа из реза.
За дебеле плоче од угљеничног челика, овај хибридни процес је најисплативија и најбржа доступна метода резања. Омогућава сечење плоча дебљине до 200мм помоћу ласера релативно мале снаге (6кВ) јер реакција оксидације обезбеђује преко 80% укупне енергије резања. Ова ефикасност елиминише потребу за масивним, скупим ласерима велике снаге који су често потребни за дебеле плоче. Резултат је чист рез са одличном вертикалношћу, знатно мање шљаке него плазма сечење, и нема потребе за дугим временима предгревања (често 2-3 минута) која су обавезна за традиционално сечење на кисеоник.
Припрема топловаљаног челика за оптимално ласерско сечење
Док је ласерски-кисеонички процес моћан алат за сечење угљеничног челика, постизање висококвалитетног, доследног резултата у великој мери зависи од стања површине сирове топло ваљане плоче. Стандардни топло ваљани црни челик има карактеристичну љускаву површину која је далеко од идеалне за ласер. Ова површина налик на месец или кратер утиче на ласерски систем за детекцију висине, узрокујући да се фокусна тачка помера у и ван фокуса, што директно утиче на квалитет и конзистентност реза. Да би се ово супротставило, пожељни материјал за високо прецизно ласерско сечење је топло ваљани кисели и науљени (ХРП&О) . челик У овом процесу, топло ваљани калем се пропушта кроз купатило са хлороводоничном киселином која хемијски уклања жилави мленски каменац, остављајући чисту, глатку, уједначену површину која се затим лагано подмазује да би се обезбедила привремена заштита од корозије.
Индустријске студије су потврдиле да кисељење суштински трансформише перформансе ласерског сечења топло ваљаног челика. У свим распонима дебљина, квалитет површине материјала има значајнији утицај на резултате сечења од било које друге променљиве, укључујући притисак помоћног гаса или подешавање фокусне позиције. Конзистентна дубина фокуса је примарни захтев за стабилне, висококвалитетне резове; глатка површина ХРП&О челика пружа управо то, омогућавајући широк прозор процеса и велике брзине сечења. Поред тога, неки напредни процеси као што је СЦС (Сустаинабле Цоил Солутионс) процес иду корак даље, стварајући чисту, суву површину која побољшава брзину сечења за приближно 20% елиминацијом дима који се ствара сагоревањем уља. За прецизне примене које захтевају загарантовану равност након сечења, специјализовани типови као што су Ласер Плус топло ваљане траке гарантују максимално одступање равности од само 3 мм по метру.
Ток рада од намота до плоче за ласерско сечење
У модерном, ефикасном производном окружењу, радни ток од топло ваљаног котура до резане, готове плоче је високо аутоматизован и поједностављен. Процес често почиње са калемом тешког калибра који може тежити и до 30 тона, који се монтира на прецизни размотавач. Челична трака се доводи кроз равналицу за тешке услове рада која елиминише „скуп завојница“ (природна закривљеност намотане траке) да би се произвела савршено равна плоча. Након тога следи прецизно сечење по дужини које сече траку на плоче тачних, програмираних димензија. Цео овај процес у линији може се надгледати и контролисати помоћу софтвера заснованог на рецептима, обезбеђујући савршена, поновљива подешавања за сваки рад производа. Резултат је раван, конзистентно велики комад који је оптимизован за следећу фазу: сам систем ласерског сечења.
Готове равне плоче се затим стављају на машину за ласерско резање влакана велике снаге. Параметри сечења – што је најважније, притисак гаса за помоћ кисеонику, фокусна позиција ласера (подешена дубоко унутар дебелих плоча за уски, паралелни усек) и брзина сечења – сви су програмирани у ЦНЦ систему. За многе операције великог обима, процес се даље унапређује померањем директно са завојнице на ласер. У ласерским системима за слепљење са калемом, нивелисана трака улази директно у комору ласерског резача. Ово елиминише посебан корак креирања дискретних плоча, уклања време потребно за замену палета и може повећати укупно време производње ласерског система за приближно 14%, што представља уштеду од око 600 радних сати годишње у поређењу са традиционалним системима са храњењем листова. Овај потпуно интегрисани радни ток, од сировог намотаја до прецизног ласерски резаног дела, максимизира коришћење материјала, минимизира руковање и поставља стандард за модерну обраду челика.
