Чому однаковий метал може різатися по-різному
На виробництві іноді виникає ситуація, коли два листи мають однакове маркування та товщину. Однак перший матеріал розкривають без зауважень, а другий вимагає зміни режимів обробки або залишає менш якісну кромку. Інженери Raymark-Україна регулярно аналізують такі випадки під час запуску нових партій металопрокату.
Властивості матеріалу, які змінюють процес лазерного різання
Навіть при роботі на одному лазерному верстаті з однією і тією ж програмою невеликі відмінності в структурі, складі та стані поверхні помітно змінюють весь процес різання. Причина часто пов'язана із властивостями матеріалу.
Допуски хімічного складу
Марка сталі визначає діапазон вмісту хімічних елементів, а не їх однакову кількість. Наприклад, вміст вуглецю в конструкційній сталі відрізняється на 0,05-0,15%, а кремнію та марганцю - на 0,1-0,3% без виходу за межі вимог стандарту. Для металургів такі відхилення є нормальними. Однак під час лазерної обробки вони змінюють швидкість нагрівання та характер плавлення.
При розкрої листової сталі товщиною 4-10 мм зміна хімічного складу всередині допустимого діапазону потребує зниження або збільшення швидкості різання на 5-12%. Якщо параметри залишити колишніми, зростає можливість появи грата, локального перегрівання, шорсткої кромки. Тому технологи часто коригують режими після отримання нової партії металу, навіть якщо сертифікат підтверджує ту саму марку сталі.
При розкрої листової сталі товщиною 4-10 мм зміна хімічного складу всередині допустимого діапазону потребує зниження або збільшення швидкості різання на 5-12%. Якщо параметри залишити колишніми, зростає можливість появи грата, локального перегрівання, шорсткої кромки. Тому технологи часто коригують режими після отримання нової партії металу, навіть якщо сертифікат підтверджує ту саму марку сталі.
Розмір зерна
Внутрішня структура металу формується під час прокатки та охолодження. Для листів однієї марки характерні різний розмір зерна та неоднаковий розподіл внутрішніх напруг. Ці особливості неможливо визначити візуально, проте вони помітні в процесі обробки.
Під час різання сталі завтовшки 6-12 мм неоднорідна структура збільшує розкид ширини різу на 0,05-0,15 мм, а відхилення перпендикулярності кромки може досягати 0,1-0,3 мм. Для будівельних деталей ці зміни рідко критичні. При виготовленні корпусів обладнання, елементів автоматизованих ліній або деталей під наступне зварювання такі відхилення вже потребують додаткової обробки.
Під час різання сталі завтовшки 6-12 мм неоднорідна структура збільшує розкид ширини різу на 0,05-0,15 мм, а відхилення перпендикулярності кромки може досягати 0,1-0,3 мм. Для будівельних деталей ці зміни рідко критичні. При виготовленні корпусів обладнання, елементів автоматизованих ліній або деталей під наступне зварювання такі відхилення вже потребують додаткової обробки.
Поверхня листа
Лазерне випромінювання взаємодіє насамперед із поверхнею матеріалу. Тому якість верхнього шару впливає на початок процесу різання.
Навіть нові листи різні за кількома параметрами:
Навіть нові листи різні за кількома параметрами:
- товщина оксидної плівки досягає 5-20 мкм;
- залишки технологічного мастила нерівномірні;
- шорсткість поверхні змінюється в межах Ra 16-63 мкм;
- захисну олію наносять шаром різної товщини;
- після зберігання іноді виникають локальні осередки поверхневої корозії.
Залишкові напруження
Після гарячої прокатки та охолодження всередині металу присутні залишкові напруження. Їх рівень залежить від технології виробництва та умов охолодження листа.
Під час виготовлення невеликих деталей такі особливості практично непомітні. Зовсім інакше ситуація виглядає при розкрої довгих елементів завдовжки 1000-3000 мм. Після відокремлення від загального листа заготівля іноді змінює геометрію на 0,5–2 мм, а в окремих випадках — ще більше.
Такі деформації критичні при виробництві рам, напрямних, корпусів верстатів та деталей, які потім збирають без додаткової механічної обробки. Тому підприємства часто перевіряють геометрію перших деталей нової партії перед початком серійного виробництва.
Під час виготовлення невеликих деталей такі особливості практично непомітні. Зовсім інакше ситуація виглядає при розкрої довгих елементів завдовжки 1000-3000 мм. Після відокремлення від загального листа заготівля іноді змінює геометрію на 0,5–2 мм, а в окремих випадках — ще більше.
Такі деформації критичні при виробництві рам, напрямних, корпусів верстатів та деталей, які потім збирають без додаткової механічної обробки. Тому підприємства часто перевіряють геометрію перших деталей нової партії перед початком серійного виробництва.
Підсумок
Висока продуктивність лазерного обладнання залежить від правильного поєднання його можливостей, властивостей матеріалу та технології обробки. Точна оцінка властивостей металу прискорює запуск виробництва та підвищує його стабільність. Контроль якості матеріалу та точне налаштування режимів підвищують ефективність роботи обладнання. При цьому якість продукції залишається стабільною навіть за зміни партій металопрокату.
