Řezání rezavé oceli laserem představuje technickou výzvu, protože oxidovaná vrstva na povrchu materiálu se při působení laserového paprsku chová jinak než samotná ocel. Rez mění způsob pohlcování energie, ovlivňuje průběh tavení a může zhoršit kvalitu výsledného řezu. V článku se podíváme na to, jak si s rezavou ocelí poradí moderní vysokovýkonné lasery.
Co se v článku dozvíte
- Proč je řezání rezavé oceli náročnější
- Jak rez ovlivňuje laserový paprsek
- Proč si vysokovýkonné vláknové lasery poradí lépe
- Jaké výhody přináší laser Bystronic ByCut Smart 3015
Proč je řezání rezavé oceli složitější
Lasery nižšího výkonu, například vláknové lasery kolem 4 kW, mají limitovanou schopnost průniku a rovnoměrného zahřátí materiálu přes vrstvu rzi. Vrstvy rzi jsou často porézní a nepravidelné, což způsobuje nerovnoměrné pohlcování a odraz laserového paprsku. V důsledku toho:
- Povrch rzi často neabsorbuje paprsek efektivně, což vede k nerovnoměrnému zahřívání a tvorbě vad jako jsou otřepy, struska nebo drsné hrany.
- Rozdílná teplota tání rzi a oceli znamená, že vrstva rzi se může sublimovat (přechod přímo z pevné fáze na plyn) nerovnoměrně, zatímco podkladové železo se taví pomaleji, což narušuje hladkost řezu.
- Opakované vystřelování částic a zbytků rzi může poškodit optiku laseru a zvyšuje potřebu údržby stroje.
- Výkon laseru nemusí stačit ke stabilnímu řezání přes oxidovanou vrstvu, což zpomaluje výrobní proces a zvyšuje výrobní náklady.
Tyto problémy vedou k rozhodnutí často rez z oceli mechanicky odstranit před samotným řezáním (například broušením nebo pískováním), aby byl povrch homogenní a dobře pohlcoval laserový paprsek.
Co se při řezání děje
Laserový paprsek s vysokou energií dopadá na materiál a ohřívá jej až do bodu tání (pro ocel kolem 1500 °C). U čisté oceli dochází k rychlému tavení a odfouknutí roztaveného kovu řezným plynem přes štěrbinu řezu. Rez však obsahuje oxidy železa, které mají nižší teplotu sublimace, a proto se místo tavení často odpařují. Díky tomu vznikají nepravidelné páry a výstřely, které narušují hladkost a kontinuitu řezu. Navíc chemická reakce mezi kyslíkem a železem během procesu může přispívat k tvorbě nežádoucích oxidovaných vrstev přímo na řezu.
Vysokovýkonný laser Bystronic ByCut Smart 3015
U nás ve výrobě používáme vláknový laser Bystronic ByCut Smart 3015 s výkonem 15 kW, který umožňuje zpracovávat i dříve problematické materiály.
Vyšší výkon přináší několik výhod:
- Efektivnější proniknutí přes vrstvy rzi díky větší hustotě energie v paprsku a rychlejšímu zahřívání materiálu.
- Rychlou sublimaci a odstranění oxidů z povrchu laserovým paprskem ještě před vlastním řezem, což zlepšuje kvalitu řezu a snižuje tvorbu vad.
- Lepší stabilitu a rychlost řezu s menšími prostojemi, protože vysoký výkon umožňuje kompenzovat nerovnoměrnost povrchu rzi.
- Moderní speciální plynové režimy (jako MixGas, směs kyslíku a dusíku) optimalizují chemické prostředí v místě řezu, což dále eliminuje oxidační vrstvy a zrychluje řezání.
Vyšší výkon také snižuje negativní dopady na optiku a zvyšuje komfort a bezpečnost obsluhy díky uzavřené pracovní komoře a inteligentnímu ovládání.
Shrnutí: proč na výkonu laseru záleží
- Slabší lasery vykazují problémy s nerovnoměrným ohřevem a odpařováním rzi, což vede ke špatné kvalitě řezu a nutnosti předběžné přípravy povrchu.
- Vyšší výkon a moderní technologie u Bystronic ByCut Smart 3015 umožňují efektivně „prolomit“ nevýhody rezavého povrchu díky rychlejšímu a rovnoměrnějšímu zahřátí, lepší kontrole chemických procesů v řezu a pokročilým plynům pro kvalitu řezu.
- Tato technologie nabízí zákazníkům možnost zpracovávat i silnější plechy s rezavým povrchem bez nutnosti častých zásahů před samotným řezáním, čímž se zvyšuje produktivita a snižují náklady.
Potřebujete zpracovat ocel s rezavým povrchem?
Díky vysokovýkonnému laseru Bystronic ByCut Smart 3015 dokážeme efektivně zpracovávat i plechy s oxidovaným povrchem. Pokud si nejste jistí, zda je váš materiál vhodný pro laserové řezání, ozvěte se nám. Posoudíme stav materiálu a doporučíme nejvhodnější technologii zpracování.
FAQ
Lze řezat rezavou ocel laserem?
Ano. Moderní vysokovýkonné vláknové lasery si poradí i s běžně zoxidovaným povrchem. Výsledek ale závisí na rozsahu koroze, tloušťce materiálu a požadované kvalitě řezu.
Proč se rezavá ocel řeže hůře než čistá ocel?
Vrstva rzi má jiné fyzikální vlastnosti než samotná ocel. Jinak pohlcuje energii laserového paprsku a může způsobovat méně stabilní průběh řezání, horší kvalitu hran nebo nižší rychlost výroby.
Je potřeba rez před laserovým řezáním odstranit?
Ne vždy. U běžně zoxidovaných plechů si moderní vysokovýkonné vláknové lasery často poradí i bez předchozího čištění. U silně zkorodovaných materiálů ale může být předúprava stále vhodná.
Jaké výhody přináší vysokovýkonný laser při řezání rezavé oceli?
Vyšší výkon umožňuje stabilnější průběh řezání, rychlejší zpracování materiálu, lepší kvalitu hran a v mnoha případech eliminuje nutnost mechanického odstranění rzi před výrobou.
Poškodí rez laserový stroj?
Samotná rez stroj nepoškodí. U starších nebo méně výkonných laserů ale může zvyšovat zatížení optiky a zhoršovat stabilitu procesu, což vede k častější údržbě. Moderní průmyslové lasery jsou na tyto situace výrazně lépe připravené.
Jaké materiály lze řezat vláknovým laserem kromě běžné oceli?
Vláknové lasery se používají také pro řezání nerezové oceli, hliníku, mědi, mosazi i dalších kovových materiálů. Vhodnost technologie vždy závisí na typu materiálu a jeho tloušťce.
autor:
Jan Matějka
Spolumajitel a jednatel společností AKROS
Jan je absolventem procesního inženýrství na ČVUT v Praze. Svou profesní dráhu ve společnosti AKROS spojil s jejím rozvojem již v roce 2009. Za dalších 9 let, v roce 2018, vstoupil odkoupením podílu firmy do vlastnické struktury.
Dnes jako jednatel kombinuje své technické vzdělání s dlouholetou praxí v oboru. Věnuje se aktivnímu řízení chodu společností a dohlíží na to, aby AKROS zůstal synonymem pro kvalitu a odbornost, na které si zakládá už od svého nástupu.