Аспекты контурной резки нержавеющей стали

Аспекты контурной резки нержавеющей стали с использованием технологий резки с высокой энергетической плотностью

Усилия резания в сравнении с плотностью энергии (увеличение плотности энергии)

Технологии термической резки   вода/ газовая плазма лазерный луч/ режущий газ кислород/ горючий газ    Плазменная резка Лазерная резка Кислородная резка Лазерная резка выплавлением / Лазерная резка с поддувом кислорода

Интенсивность различных инструментов термической резки (интенсивность = плотность потока энергии на единицу площади)

• Солнечный свет, сфокусированный линзой 1 ватт / мм²
• Пламя ацетиленовой горелки   10 ватт / мм²
• Дуга электрической сварки   100 ватт / мм²
• Плазменный пучок   > 1000 ватт / мм²
• Сфокусированный луч лазера: непрерывный 10 000 -100 000 ватт / мм²
• Сфокусированный луч лазера: импульсный   > 1 000 000 ватт / мм²

Термическая резка нержавеющей стали:

Ограничения:

1. Невозможность использования кислородной резки ввиду высокой температуры плавления окислов легирующих элементов.
2. Потеря легирующих элементов в поверхности реза если в режущем газе присутствует кислород: потеря коррозионной устойчивости.
3. Растягивающие напряжения в поверхности реза вследствие цикла нагрева в процессе термической резки: потеря усталостной прочности.
4. Образование сплошного грата на нижних кромках реза вследствие кристаллизации расплава.

Нержавеющая сталь: наиболее пригодна для лазерной резки

• Меньшая отражательная способность.
• Меньшая теплопроводность.
• Возможность высокоскоростной резки.
• Гладкие поверхности реза в случае лазерной резки выплавлением.
• Пригодно для работы лазера в импульсном режиме.
• Возможность лазерной резки с поддувом кислорода или воздуха, в отсутствие требований к коррозионной устойчивости, серая поверхность реза.

Условия для оксидной резки и резки без грата

1. Высокочистый азот высокого давления
2. Скорость резания, пригодная для криволинейной резки
3. Прецизионная фокусировка лазерного луча

Условия для контурной / качественной резки

1. Скорость резания определяется максимальной мощностью лазера только для длинных прямых линий: высокоскоростная резка в случае высокой мощности лазера.
2. В случае коротких линий и контуров малого радиуса скорость зависит от динамики режущего станка (инерционные качества, ограничение рывков динамическим ускорением)
3. Постоянно изменяющаяся скорость резания требует постоянной регулировки мощности электронного пучка.
4. Для резки четких кромок импульсный режим лазера должен включаться автоматически.
5. Лазерная резка: = контроль переходного процесса.

Лазерная резка в сравнении с водоструйной резкой: предельная толщина разрезаемого металла, капитальные затраты и эксплуатация

Резка листовой нержавеющей стали толщиной 2 мм и размером 2.50 м × 1.25 м, длина реза 120 м на лист

Водоструйная резка, 3800 бар	CO2 лазер 1500 Вт	Волоконный лазер 1500 Вт
Капитальные затраты                                      Типовая фактическая производительность   Потребление электроэнергии                      Типовые эксплуатационные затраты	1 : = 220000 Евро  1 : = 173 м/час  1 : = 0,56 кВт-час/м  1 : = 0,44 Евро/м

Итоги:

• Тонколистовая нержавеющая сталь: лазерная резка является лучшим вариантом.
• Самая высокая производительность процесса резания у волоконного лазера, но CO₂ лазер обеспечивает экономичные решения для гибкого / универсального применения.
• Филигранное резание также обеспечивает водоструйная резка, хотя процесс водоструйной резки медленный, это наиболее универсальный метод, также пригодный для очень толстого листа.
• Плазменная резка является наилучшим вариантом для толстого листа.