Грат при лазерной резке

[Al4nse]

Здравствуйте. Решил поднять обсуждение по поводу образования грата при лазерной резки металла. Как его минимизировать, а в лучшем случае вообще избавиться?

Есть какие-то рекомендации?

Конкретно в моём случае имеем оптоволоконный лазер IPG мощностью 2 kW. Для наглядности взял ржавьё толщиной 8 мм. Лазером управляет ШИМ сигнал. Частоту выставил 5 кГц. Скважность 99%. Из сопла диаметром 2.5 мм дует воздух с давлением 9 очков. 

Исследовав вопрос, решил поэкспериментировать с фокусным расстоянием. Выставил на коллиматоре -7. Получил фокус на расстоянии 7.5 мм от сопла. Выставил сопло на расстоянии 1 мм от заготовки. Каждые 5 см поднимал сопло на 1 мм над заготовкой. В итоге получил квадрат с 8 отрезками. 

 В начале скорость реза была 500 мм/мин.  На фото начало реза слева направо. (То есть в начале реза зазор 1 мм. В середине 2 мм)

Тут в начале зазор 3 мм. В середине 4 мм.

Тут в начале зазор 5 мм. В середине 6 мм. Лазер перестал прорезать заготовку и я уменьшил скорость реза примерно в половину. 

Тут в начале реза зазор 7 мм, в середине - 8 мм.

В итоге получил, что эксперименты с фокусным расстоянием не дали каких-нибудь вменяемых результатов. Металл режется, грат на всех зазорах одинаков.
Может капнуть в сторону обдува? Как сильно диаметр сопла вкупе с давлением и зазором между соплом и заготовкой влияет на образование грата?

[NKS]

Выставил сопло на расстоянии 1 мм от заготовки

Голову покажите, 1мм слишком большое расстояние. Датчик слежения есть? В идеале фокус должен располагаться в центре листа

[Lafayette]

У на такая беда была на станке когда накрылся диф. клапан подачи режущего газа, был всегда полностью открыт.

[Al4nse]

У на такая беда была на станке когда накрылся диф. клапан подачи режущего газа, был всегда полностью открыт.

У нас его нет. Воздух постоянно подаётся с одинаковым давлением.

Выставил сопло на расстоянии 1 мм от заготовки

Голову покажите, 1мм слишком большое расстояние. Датчик слежения есть?

Датчик слежения есть. Он емкостной. Меньше 1 мм не получается зазор держать из-за не линейности характеристик. от 1 мм+ более-менее линейные показания получаются.

В идеале фокус должен располагаться в центре листа

Когда я поднял голову на 4 мм так и получилось. Для этого я и запустил эксперимент.

[NKS]

Когда я поднял голову на 4 мм так и получилось. Для этого я и запустил эксперимент.

Скажем так, это не рабочий режим. В зоне реза струя газа получается нестабильная. Разбирайтесь с датчиком и опускайте максимально сопло, это первое. Второе: не стоит экспериментировать с сильно ржавым материалом, пожалейте линзы, они не дёшевы.
Для начала попробуйте зачистить лист от ржавой "шубы" , натрите машинным маслом и повторите эксперимент.

[Lafayette]

Ща на станок пойду, узнаю сколько точно должно быть давление при резе.
И ещё, датчик высоты откалиброван? Он изначально настраивается, а потом калибруется.

[Al4nse]

Когда я поднял голову на 4 мм так и получилось. Для этого я и запустил эксперимент.

Второе: не стоит экспериментировать с сильно ржавым материалом, пожалейте линзы, они не дёшевы.
Для начала попробуйте зачистить лист от ржавой "шубы" , натрите машинным маслом и повторите эксперимент.

Прошу прощения, что ввёл в заблуждение. Под "ржавьём" я подразумевал чёрный металл. Он у нас без ржавчины. Только окалина после проката. Поток режущего газа( воздуха) идет рядом с линзой. Задержки на включение газа исключают возможность попадания туда чего-либо.

Когда я поднял голову на 4 мм так и получилось. Для этого я и запустил эксперимент.

Скажем так, это не рабочий режим. В зоне реза струя газа получается нестабильная. Разбирайтесь с датчиком и опускайте максимально сопло, это первое.

Максимально это сколько? Диаметр сопла имеет значение? С головой поставлялись сопла до 1 мм. Опертатор поставил 2.5. Сказал, что так лучше режет.

Ща на станок пойду, узнаю сколько точно должно быть давление при резе.
И ещё, датчик высоты откалиброван? Он изначально настраивается, а потом калибруется.

Датчик высоты DIY. Я его запрогал с Kflopa. И, да, в алгоритме я применяю калибровку. При смене заготовки калибруем датчик. Для каждого значения высоты запоминается своё значение ёмкости. Видео резки можно посмотреть ниже.
[youtube] https://www.youtube.com/watch?v=Ljd0edwm6hc [/youtube]

[NKS]

Максимально это сколько? Диаметр сопла имеет значение? С головой поставлялись сопла до 1 мм. Опертатор поставил 2.5. Сказал, что так лучше режет.

Попозже спущусь на лазерный участок, поспрошаю у оператора. А вообще диаметр сопла влияет довольно сильно. Ребята порой по два три раза в смену меняют сопла в зависимости от толщины.

[Al4nse]

Максимально это сколько? Диаметр сопла имеет значение? С головой поставлялись сопла до 1 мм. Опертатор поставил 2.5. Сказал, что так лучше режет.

Попозже спущусь на лазерный участок, поспрошаю у оператора. А вообще диаметр сопла влияет довольно сильно. Ребята порой по два три раза в смену меняют сопла в зависимости от толщины.

Спасибо, буду благодарен. Такое сопло было выбрано, когда у нас еще не было датчика высоты, а технология резки заключалась в поднятии головы на сантиметр и большой расфокусировки. Грат вообще дикий был.
После внедрения датчика высоты, сопла я не рекомендовал менять, потому что при смене, кривая ёмкости относительно высоты меняется. А весь алгоритм был завязан именно на ёмкость. Теперь, с функцией калибровки я перестроил алгоритм на высоту. Можно экспериментировать с соплами.

[NKS]

Максимально это сколько? Диаметр сопла имеет значение? С головой поставлялись сопла до 1 мм. Опертатор поставил 2.5. Сказал, что так лучше режет.

Попозже спущусь на лазерный участок, поспрошаю у оператора. А вообще диаметр сопла влияет довольно сильно. Ребята порой по два три раза в смену меняют сопла в зависимости от толщины.

Спасибо, буду благодарен. Такое сопло было выбрано, когда у нас еще не было датчика высоты, а технология резки заключалась в поднятии головы на сантиметр и большой расфокусировки. Грат вообще дикий был.
После внедрения датчика высоты, сопла я не рекомендовал менять, потому что при смене, кривая ёмкости относительно высоты меняется. А весь алгоритм был завязан именно на ёмкость. Теперь, с функцией калибровки я перестроил алгоритм на высоту. Можно экспериментировать с соплами.

Сходил к ребятам. Сказали что диаметр сопла хоть и влияет, но не критично. Видимо, я заблуждался, прошу прощения. Сильно влияет расположение луча относительно сопла и соотношение давления газа и мощности излучения (как раз два самых основополагающих фактора). Высота сопла относительно материала варьируется в пределах от 0.6 до 2.4мм , не более.
Дали картинку по поиску реального положения фокуса. Может быть поможет:

050218.pdf

(154.77 КБ) 1700 скачиваний

PS: Форма луча на выходе какая?

[FLUKE]

Подкину чтиво.
http://unimach.ru/articles/laser-parameters/

[NKS]

Начальник лазерного участка предложил сфоткать рез к которому стоит стремиться, предмет его личной гордости, так сказать
12мм

16мм

20мм

все вместе

Скажу, что человек он дотошный и к настройке основательно подходит. Думаю, получится заставить ваш станок такое качество обеспечить.

[FLUKE]

Посмотрел свой листок:
Черняга - 8мм 1кВт IPG
Фокус - +4,5 мм от самого тонкого реза на воздухе (я в основном оцинковку пилю)
Сопло - 20-20 (двумодовое)
Скорость - 1000 мм\мин
Зазор - 0,5 мм
Давление - 0,4 (рез), 0,1 (врезка)
Фокусная линза - 150

[FLUKE]

NKS, сколько квт лазер?

[NKS]

Давление - 0,4 (рез), 0,1 (врезка)

Блин, думал ведь ещё, что-же меня смутило-то:

Из сопла диаметром 2.5 мм дует воздух с давлением 9 очков

[NKS]

NKS, сколько квт лазер?

2,5 кВт Рофин. Летающая оптика

[FLUKE]

2,5 кВт Рофин. Летающая оптика

Дааа, рез красивый, особенно для 2,5.

что-же меня смутило-то

Тут много чего смущает: нет толком ТНС, регулировки давления газа, нипанятна как коллиматор настроен, на сколько фокусная линза (голова уж больно длинная)....
Я ШИМом игрался-игрался, так и не оценил, до 10мм нафик не нужно, лазер Вкл и попёр, (может на 2квт решает, но на 1квт пофиг)
Да. Ещё. Газ сильно решает. У клиента запускали, с 9ти точек баллоны привезли, на всех такие сопли как на фото выше, метнулись за своим, сразу картина веселее стала (но не как у NKS, конечно).

[Al4nse]

Тут много чего смущает: нет толком ТНС, регулировки давления газа, нипанятна как коллиматор настроен, на сколько фокусная линза (голова уж больно длинная)....
Я ШИМом игрался-игрался, так и не оценил, до 10мм нафик не нужно, лазер Вкл и попёр, (может на 2квт решает, но на 1квт пофиг)
Да. Ещё. Газ сильно решает. У клиента запускали, с 9ти точек баллоны привезли, на всех такие сопли как на фото выше, метнулись за своим, сразу картина веселее стала (но не как у NKS, конечно).

THC есть, только 1+ мм.Я его и на 0.5 мм испытывал, но оператор пользует его 1+ мм.
Газ сверхчистый азот особо не помогает. Режем воздухом.
Линза стоит 150. По оценке оператора при 0 на коллиматоре фокус находится на 0.5 мм от сопла.(но я все таки проведу испытание, как в пдф, который скинул NKS. )
ШИМом тож игрались. меняли и частоту и скважность. Изменений не замечали.

[NKS]

Как бы не парадоксально звучало, передаю слова оператора дословно: "Много газа-не будет резать, много излучения-не будет резать". Я бы лично начал плясать от формы пятна и от концентричности луча и сопла. Дальше можно думать о коллиматоре, зазоре и т.д.

[FLUKE]

Газ сверхчистый азот особо не помогает. Режем воздухом.

Воздухом я режу оцинковку и чернягу до 1мм, далее кислородом. Азот я не пробовал для черняги.

но оператор пользует его 1+ мм.

На здоровье. Возможно на качество реза зазор и не влияет особо... Больше зазор - выше давление. Встречал на др форумах утверждение, что для кислорода и не высокого давления нужно ставить зазор ~0,2-0,3мм, но разницы с 0,5мм не заметил и решил на всех металлах ставить его как "универсальный зазор", ибо когда режешь на зазоре 1мм тупо газа мимо пойдёт больше и тем больше, чем выше давление. Но, это мои наблюдения, на достоверности не настаиваю.

при 0 на коллиматоре

Предположу что на фокусаторе...
У меня станки самопал, вроде вашего (только не такие красивые), мне таблиц и параметров резки ни кто не давал, я не знаю как правильно, но делаю следующим образом:
воздухом на зазоре 0,5мм прогоняю все значения фокуса, из получившихся полосок выбираю с самым тонким резом ( если коллиматор настроен правильно то толщина линии должна быть меньше 0,1мм) - ЭТО "0" (значение на фокусаторе может получиться, например, -2 или +5, это не важно).
Для резки черняги я прибавляю к "0" ~4,0-4,5мм, т.е. если "0" это -2мм то на фокусаторе ставлю +2мм, металл режется сразу, чуть-чуть корректирую для качества реза.
Для резки нержи озотом, наоборот отнимаю от "0", сколько не помню уже.