از کدام گاز کمکی برای برش لیزر فایبر استفاده کنم؟
در طول فرآیند برش لیزری ، از لیزر به عنوان منبع گرما برای ذوب یا تبخیر مواد استفاده می شود.
برای برش مواد با لبه با کیفیت بالا، یک گاز کمکی از طریق یک نازل برش روی سر برش لیزری می دمد. سپس مواد مذاب از نقطه داغی که نور لیزر به مواد برخورد می کند رانده می شود. این منطقه به کرف معروف است.
گاز کمکی مناسب می تواند کیفیت لبه را بهبود بخشد و می تواند سرعت برش را برای برخی مواد به میزان قابل توجهی افزایش دهد.
علاوه بر این، گاز کمکی به عنوان یک فشار مثبت در داخل سر عمل می کند تا از اپتیک/عدسی لیزر در برابر پاشش مواد مذاب محافظت کند. این کار با کاهش تعمیر و نگهداری، عمر پردازش بیشتری را فراهم می کند.
چندین گزینه برای کمک گاز وجود دارد، و مهم است که بدانید کدام یک برای کاربردهای مختلف و چرا باید استفاده شود.
گازهای کمکی می توانند واکنشی یا غیر واکنشی باشند. اگر گاز واکنش پذیر باشد، می تواند خواص فلزی را که برش می دهد در داخل قفسه تغییر دهد. در لبه قطعه، در هنگام برش با اجزای فلز واکنش داده و می تواند باعث اکسیده شدن فلز شود و پس از مدت کوتاهی زنگ زدگی ایجاد کند.
هنگامی که کیفیت لبه مهم نیست، گازهای راکتیو قابل استفاده هستند. به عنوان مثال، زمانی که مواد فولادی ملایم به مرحله دیگری از فرآیند در عرض 24 ساعت ادامه می دهند.
گازهای کمکی غیر واکنشی را می توان برای کاربردهای حیاتی که کیفیت لبه مهم است استفاده کرد. (مثلاً: اگر فرآیند بعدی جوشکاری لیزری باشد)
ما بر روی 4 نوع گاز کمکی تمرکز خواهیم کرد: هوای فشرده، نیتروژن، اکسیژن و آرگون .
هوای فشرده
هوای فشرده ساده ترین گزینه گاز کمکی است که می تواند به یک راه اندازی هوای موجود در فروشگاه متصل شود.
اکثر کمپرسورهای فروشگاهی بین 75 تا 175 psi کار می کنند، بنابراین بسته به کاربرد، ممکن است به یک تقویت کننده فشار نیاز باشد.
به عنوان مثال، یک فولاد ملایم 1.5 میلی‌متر/0.060 اینچ/16 ga می‌تواند در محدوده 150-200 psi بهترین برش را داشته باشد. هوا قبل از ورود به هد برای حذف هر گونه روغن یا رطوبت باید تمیز شود تا از آلودگی اپتیک جلوگیری شود، بنابراین برای اطمینان از هوای تمیز نیاز به یک فیلتر است.
هوای فشرده به عنوان گاز کمکی ترکیبی از گازهای دیگر از جمله نیتروژن و اکسیژن است. هوای فشرده به دلیل محتوای اکسیژن آن به عنوان یک گاز برش واکنش پذیر برای پردازش فلزات در نظر گرفته می شود. با این حال، واکنش کمتری نسبت به گاز کمکی اکسیژن دارد.
هوای فشرده می‌تواند برش‌هایی با کیفیت بالا از آلومینیوم داشته باشد، و با سرعت‌هایی تا حدودی بالاتر از نیتروژن یا اکسیژن در ضخامت‌های مواد نازک‌تر. بسته به نیازهای کاربردی، هوای فشرده را می توان با بسیاری از فلزات دیگر استفاده کرد.
نیتروژن
نیتروژن در اکثر سناریوها بهترین گاز کمکی تولید کننده با کیفیت لبه در نظر گرفته می شود.
برای بیشتر اهداف، به استثنای برخی از مواد عجیب و غریب مانند تیتانیوم، نیتروژن یک گاز کمکی غیر واکنشی یا بی اثر در نظر گرفته می شود. به این معنی که نیتروژن در طول برش با هیچ یک از اجزای فلز واکنش نمی دهد.
این بدان معنی است که هیچ تفاوت شیمیایی عمده ای در لبه برش وجود ندارد و مکانیسم حذف مواد صرفاً فشار جت گاز است که فلز مذاب را از برش خارج می کند. از آنجایی که این فرآیند سردتر است، برش گاز به کمک نیتروژن منجر به لبه با کیفیت بسیار بالا برای طیف وسیعی از مواد با ناحیه بسیار نازک تحت تأثیر حرارت می شود.
نیتروژن بهتر است با آلومینیوم، فولادهای نرم، فولادهای گالوانیزه و فولادهای خودرو UHSS استفاده شود.
این گاز کمکی اغلب در قسمت هایی استفاده می شود که قبل از استفاده باید برای مدتی ذخیره شوند، زیرا برش اکسیژن و هوا می تواند اکسیدهایی را در اطراف لبه بریده با ذخیره سازی طولانی مدت وارد کند.
اکسیژن
اکسیژن یکی از اولین گازهای کمکی مورد استفاده بود، به دلیل ماهیت واکنشی آن در هنگام برش.
هنگام فرآوری فولاد، اکسیژن کربن حاصل از فولاد را می سوزاند. کرف گرمای اضافی تولید می کند که به لیزرهای زودتر با توان کمتر اجازه می دهد تا مواد ضخیم تر را برش دهند.
اگرچه، همین واکنش‌پذیری می‌تواند عوارض جانبی منفی نیز داشته باشد.
اگر کیفیت لبه خوب مورد نظر باشد، اغلب، یک ماده از نظر سرعت و فشار گاز محدود می شود. در نتیجه، واکنش شیمیایی با افزایش فشار گاز و سرعت جریان افزایش می یابد. این منجر به گرمای اضافه می شود که ذوب یک لبه را افزایش می دهد.
این همیشه برای لبه های با کیفیت بالا مطلوب نیست.
برش اکسیژن تمایل دارد با سرعت جریان و فشار کمتری نسبت به برش نیتروژنی اجرا شود. این باعث کاهش مصرف گاز و هزینه های عملیاتی کمتر می شود. اما در برخی از سناریوها باعث کاهش سرعت برش می شود.
مواد برش اکسیژن اغلب دارای اکسیدهای تشکیل شده در امتداد لبه برش هستند. اکسیدها می توانند در تلاش برای رنگ آمیزی مواد تداخل داشته باشند، اگر بلافاصله به خط نقاشی وارد نشوند.
برخی از مواد مانند فولاد ضد زنگ هنگام برش با اکسیژن می توانند “یخ های” سیاه شده ای از تفاله تشکیل دهند. بسیاری از فلزات ممکن است با گاز کمکی اکسیژن بریده شوند، زمانی که میزان مصرف گاز کمتری مورد نظر باشد. با این حال، توجه به این نکته مهم است که ممکن است لبه تمیز نباشد.
آرگون
آرگون نادرترین و گران‌ترین گازی است که اکثر پردازنده‌ها از آن استفاده می‌کنند.
موادی که به خوبی با نیتروژن برش می خورند نیز می توانند از آرگون با لبه با کیفیت بالا استفاده کنند.
دلیل اصلی استفاده از آرگون گران‌تر برای فلزاتی است که هنوز از نظر شیمیایی واکنش‌پذیر هستند و در نیتروژن خالص بریده می‌شوند.
معمولاً آرگون در پردازش تیتانیوم استفاده می شود. در دمایی که برش لیزری فلز را بالا می برد، تیتانیوم حتی در یک جو نیتروژن خالص از نظر شیمیایی واکنش پذیر است. این دلیل اصلی انتخاب آرگون به جای نیتروژن است.
حتی اگر آرگون بی اثر است و مانند نیتروژن برش می دهد، دو تفاوت وجود دارد که ممکن است استفاده گسترده تر را محدود کند.
آرگون گرمای ویژه بالاتری نسبت به سایر گازهای کمکی در این لیست دارد . به این معنا که در حالی که گفته می شود نیتروژن یک برش را در حین ایجاد خنک می کند و گفته می شود اکسیژن گرما را به برش اضافه می کند، آرگون حتی سریعتر از نیتروژن گرما را از برش خارج می کند.
منطقه تحت تاثیر گرما باریک است، اما برای برخی از مواد مانند فولاد مارتنزیت. این می تواند منجر به این شود که HAZ باریک کاملاً شکننده باشد که اگر گرم و خاموش شود، ممکن است منجر به ترک زودرس شود.
برعکس، همین ویژگی در برخی از فرمول‌های فولادی استفاده می‌شود، جایی که لبه کمی سخت‌شده مطلوب است.
در مورد فلزات و نوع گاز کمکی مورد استفاده ترکیبات مختلفی وجود دارد. همانطور که در جدول زیر نشان داده شده است، توصیه هایی برای استفاده از کدام گازها وجود دارد. در پایان، این برنامه است که باید بهترین گاز کمکی را هدایت کند.
نوع گاز واکنش پذیر استفاده توصیه شده قیمت
هوای فشرده x آلومینیوم و قطعات به سرعت به فرآیندهای تکمیل می روند $
اکسیژن x برنامه های کاربردی با کیفیت لبه پایین $$
نیتروژن برنامه های کاربردی با کیفیت لبه بالا $$$
آرگون برای فلزات تیتانیوم $$$$
نمایش 1 تا 4 از 4 ورودی
در مورد فلزات و نوع گاز کمکی مورد استفاده ترکیبات مختلفی وجود دارد. همانطور که در جدول زیر نشان داده شده است، توصیه هایی برای استفاده از کدام گازها وجود دارد. در پایان، این برنامه است که باید بهترین گاز کمکی را هدایت کند.
بهترین برنامه های کاربردی
هوای فشرده – با یک تقویت‌کننده به یک سیستم هوای موجود در مغازه متصل می‌شود و برش‌هایی با کیفیت بالا از آلومینیوم با سرعت‌های بالاتر از N2 یا O2 در مواد نازک‌تر فراهم میکند.
نیتروژن – بهترین کیفیت لبه را برای قیمت مقرون به صرفه در اکثر کاربردها با آلومینیوم، فولادهای ملایم، فولادهای گالوانیزه و فولادهای خودرو UHSS، به ویژه در گیج‌های نازک‌تر، تولید میکند.
اکسیژن – به برش فولاد ضخیم‌تر کمک میکند، زیرا طبیعت واکنش‌پذیر گرما را به برش می‌افزاید. سرعت در مقایسه با N2 توسط واکنش شیمیایی محدود می شود و کیفیت لبه تحت تأثیر قرار می گیرد.
آرگون – گران ترین گازی که اکثر پردازنده ها ممکن است از آن استفاده کنند. دلیل اصلی استفاده از آرگون برای فلزاتی است که از نظر شیمیایی به برش با نیتروژن واکنش نشان می دهند.
از کدام گاز کمکی باید استفاده کنید؟
هوای فشرده برای برش های با کیفیت بالا از طریق آلومینیوم؛ نیتروژن برای بهترین کیفیت لبه با آلومینیوم، فولادهای ملایم، فولادهای گالوانیزه و فولادهای خودرو؛ اکسیژن برای برش فولاد ضخیم تر؛ آرگون برای فلزاتی که از نظر شیمیایی به برش در نیتروژن واکنش نشان می دهند.