🎯 Пробитие металла

Поэтапное пробитие металла в программе CypCut

Прожиг (pierce) во вкладке Layer разделён на несколько этапов; их количество зависит от версии CypCut.

Начало прожига в программе CypCut идёт с последнего этапа.

Рассмотрим 2 вида прожига — Blasting pierce (грубый прожиг) и Gradual pierces (плавный прожиг). В зависимости от толщины металла их можно комбинировать.

Начало прожига в программе — это последний этап (Blasting pierce).

Blasting pierce — грубый (быстрый) прожиг

Первый, грубый прожиг — луч с положительным фокусом (focus pos «+») и таким же давлением (BAR), как при резке, формируется в центре металла. Лазер непрерывно нагревает металл до расплавления; появляется углубление (кратер), его размер зависит от толщины листа. Расплавленный металл быстро удаляется потоком кислорода — формируется пробивное отверстие для быстрого проникновения, средний диаметр которого составляет около половины толщины. Из-за непрерывного излучения лазера появляются сильные брызги раскалённого металла, что не подходит для резки с высокими требованиями к точности.

Весь процесс: фокус устанавливается над поверхностью материала, а глубина прожига увеличивается для быстрого нагрева. Хотя этот метод производит большое количество расплавленного металла и брызги попадают на поверхность обрабатываемого материала, он значительно сокращает время пробития толстого металла. Такая пробивка подходит для металла до 8 мм.

Не забываем, что контроль параметров и чистоты защитных стёкол лежит исключительно на операторе.

На тонких металлах выброс металла почти незаметен.

Gradual pierces — постепенный (плавный) прожиг

В большинстве случаев качество Gradual pierces лучше, чем у Blasting pierce. Но такое пробитие значительно медленнее — хотя качество возрастает в разы.

На металлах от 10 мм стоит комбинировать Blasting и Gradual pierces.

Лазер работает в постоянном или импульсном режиме; импульсный режим даёт больше возможностей контроля за пробитием — высокая пиковая мощность, низкий рабочий цикл (duty cycle) и минусовой фокус для расплавления и испарения небольшого количества материала. Постепенно углубляемся в металл; каждый импульс выталкивает мелкие частицы вглубь. В качестве вспомогательного газа используется сжатый воздух или азот — для уменьшения расширения отверстия; за кислородом стоит следить более внимательно, так как он вступает в реакцию с углеродистой сталью. Давление вспомогательного газа (BAR) меньше давления кислорода при резке. Время углубления занимает несколько секунд; процесс не всегда завершается за один этап и зависит от толщины металла. Последний этап завершается полным прожигом металла, а в случае использования воздуха или азота вспомогательный газ немедленно заменяется кислородом для резки.

Процесс по стадиям: после облучения лазерным лучом обрабатываемого объекта поверхность материала сначала нагревается (A); затем происходит постепенное углубление нагрева (B) → (C) → (D) до проникновения, показанного в конце (E).

Этот процесс не быстрый, но мы получаем плавный прожиг металла, максимально сберегаем отверстие в металле — точка входа аккуратная, тепловое воздействие на материал минимально.

Такое пробитие стоит начинать с Blasting pierce, добавляя этапы Gradual pierces.

Итог

• Если металл до 8 мм, можно использовать Blasting pierce: точка входа может быть грубой, но если размер отверстий не критичен — достаточно 1 этапа прожига.
• Если мощность лазера меньше 3 кВт, а металл 3–8 мм — рекомендуется 2 этапа прожига с дальнейшим добавлением Gradual pierces в зависимости от толщины металла.

Газы — что чем резать

• Кислородом резать нержавейку нерационально. При резке кислородом материал по сути горит, ведь горение — это окисление при высокой температуре, а кислород — катализатор горения. Таким образом из нержавейки мы делаем ржавеющую сталь, окисляем её — то есть попросту убираем все её нержавеющие свойства. Плюс кислород не даёт должного охлаждения металла.
• Воздухом лучше резать материал до 3 мм.
• Для резки нержавеющей стали, алюминия, латуни (brass) до 6 мм зачастую хватает одного Blasting pierce. Главная проблема — точность отверстий; если металл толще, проблемы возникают из-за плохого растекания металла и нестабильной резки.

Типичные причины проблем при пробитии

1. Длинный Duty cycle (рабочий цикл).
2. Высокое давление.
3. Высокий показатель частоты (Frequency).
4. Не снята галочка постоянной продувки Gas on или время Extra blow слишком большое.
5. Время Extra blow между Gradual pierces слишком маленькое.

Давление и параметры

Давление должно быть, как и при резке, от 0,3 до 12 бар в зависимости от газа. Если давление газа слишком низкое для удаления расплава, а скорость такая же, как при резке, — горячий расплав остаётся в отверстии.

Диаметр отверстия увеличивается с ростом давления и уменьшается с ростом мощности лазера. Увеличение давления с 4 до 8 бар сокращает время прожига примерно на 10 %.

Решение проблем

• Сначала увеличить Peak power (пиковую мощность).
• Проверить центровку луча (юстировку).
• Опустить фокус в минус.
• В прожигах поставить другой газ — по типу основного газа резки.
• Увеличить Extra blow между этапами Gradual pierces.
• Уменьшить давление газа.

Если на первом пробитии появляется выброс раскалённого металла:

1. Сначала понизить частоту (Гц) на том этапе, где происходит выброс. Например, если стоит 100 Гц — понизить до 10 Гц; на втором этапе оставить 100 Гц на случай, если 10 Гц не хватит для пробития.
2. Опустить давление — например, с 1 бар на первом шаге до 0,6 бар; на втором этапе поставить давление меньше, чтобы избежать хлопка, например 0,5 бар.
3. Если результата недостаточно — понизить рабочий цикл на 20 % на всех этапах, кроме последнего, и убрать частоту до 10 Гц; если не прорезает металл — добавлять частоту по 50 Гц.

Лазер на углекислом газе общего назначения не может соответствовать требованиям прожига.

Пример

Прокол для станков до 1500 Вт — даже таких толщин, как 8, 10, 12 мм, можно настраивать в один этап (1 stage). Возможно пробитие и 20 мм, но для этого нужно большое количество времени: выставляем малую мощность, небольшую частоту, высоту резки 20–30 мм, время прокола около часа — этот вариант не подходит для массового производства.

Пример долгого прокола: 50 Гц, мощность 100 %, duty cycle 56 %, время пробития 10 мм — 20–30 сек. Этот вариант тоже далёк от совершенства.

Использовать больше одного этапа необходимо при пробитии от 10 мм или в случае тонкого аккуратного прокола.

---