Как микродефекты металла влияют на результат резки лазером

Внутрішні вади листового металу порушують фізичні закони поглинання та розподілу теплової енергії. Однорідність матеріалу визначає стабільність проходження променя за контуром деталі. Зміна густини або хімічного складу сплаву в окремих точках листа ламає встановлений технологічний процес.

Спеціалісти Raymark-Україна відзначають декілька основних видів мікродефектів сталі, які кардинально погіршують фінішний результат розкрою.

При кристалізації злитків на металургійних комбінатах метал іноді утримує всередині мікроскопічні бульбашки газів. Гаряча прокатка заготовки перетворює ці бульбашки на плоскі приховані пори. Коли сфокусований лазерний промінь досягає такої повітряної каверни, щільність матеріалу різко падає до нуля. Енергія випромінювання перепалює тонку верхню стінку пори. Відсутність металу всередині порожнини порушує баланс тиску допоміжного газу. Струмінь кисню або азоту втрачає спрямованість, а рідкий шлак розлітається в різні боки і забруднює захисне скло лазерної голови. Цей процес залишає на зворотному боці заготівлі великий грат, який важко видалити.

Недотримання технології гарячої прокатки розшаровує структуру всередині сталевого листа.  Цей дефект блокує нормальне відведення тепла від робочої зони вглиб заготовки. Лазер за частки секунди розжарює верхній шар сталі. Тепловий імпульс не може піти вниз крізь повітряний прошарок розшарування. В результаті матеріал закипає, ширина різу неконтрольовано зростає, а геометрія дрібних отворів пливе. Верстат видає криву деталь зі спаленими кутами замість точного контуру.

У структурі низькоякісних сталей часто присутні сторонні елементи, які мають зовсім інші фізичні властивості в порівнянні з чистим залізом. Сторонні домішки відбивають чи поглинають інфрачервоне світло інакше, ніж базовий метал. У точці контакту зі шлаком лазерний промінь зустрічає непереборний термічний бар'єр.
Вкраплення в кристалічній решітці викликають наступні технологічні збої:

• Частинки формувального піску миттєво блокують наскрізне пробиття листа через високу температуру плавлення.
• Оксиди алюмінію різко змінюють коефіцієнт поглинання енергії та створюють спалах зворотного відображення.
• Силікатні шлаки забивають канал різу та викликають неконтрольоване іскріння під соплом.

В результаті автоматичний датчик висоти фіксує аномалію, збоїть та зупиняє програму розкрою. У точці контакту зі шлаком шлакове включення створює для лазерного променя непереборний термічний бар'єр.

За даними фахівців Raymark-Україна, дефекти листового металу значно впливають на виробництво економіки. При серійному розкрої навіть 3–5% браку призводять до зростання витрат на матеріал, електроенергію та робочий час операторів. Якщо партія включає 1000 заготовок, то повторне виготовлення всього 50 деталей вимагає додаткової витрати сировини і завантаження обладнання. На підприємствах, які працюють у кілька змін, позапланова зупинка лазерного комплексу на 1–2 години порушує виробничий графік та збільшує термін виконання замовлення. Практика показує, що різниця у вартості між якісним та дешевим прокатом часто становить близько 5–15%, тоді як втрати від браку, простоїв та повторного розкрою багаторазово перевищують цю економію.

Внутрішні дефекти металевого листа знижують стабільність лазерного розкрою і зводять нанівець переваги високоточних оптичних систем. Дешевий прокат збільшує кінцеву собівартість деталей через високий відсоток браку. Ретельний вхідний контроль сировини та закупівля перевіреного металу захищають лазерні комплекси Raymark від позапланових зупинок та зберігають високу маржинальність бізнесу.