Лазерно рязане: оптимизация на параметрите според материала
Основата на висококачественото лазерно рязане е разбирането, че всеки материал реагира по различен начин на лазерния лъч и изисква отделни конфигурации на параметрите. Въглеродната стомана се обработва предимно чрез окислително рязане , при което кислородът реагира с нагрятата материя и генерира допълнителна екзотермична енергия, която подобрява проникването и отстраняването на течната фаза . За средно и тънко листови плочи от въглеродна стомана отрицателната фокусна позиция увеличава плътността на енергията и осигурява по-тесен разрез, което позволява по-високи скорости на рязане . За по-дебели плочи положителната фокусна позиция разширява лазерното петно и подобрява повърхностното нагряване, за да се стабилизира окислителният процес .
Напротив, неръждаемата стомана и алуминият изискват азот като помощен газ за постигане на чисти ръбове без окисление . При неръждаема стомана или алуминий с дебелина под 2 мм леко разфокусиране с -1 мм дава по-чисти ръбове . При въглеродна стомана с дебелина под 4 мм фокусът трябва да се запази на 0 мм (върху повърхността) . Изборът на налягане на помощния газ също е изключително важен: при рязане на въглеродна стомана с кислород налягането обикновено трябва да е между 0,8 и 2 бара — прекалено високо налягане охлажда реза и намалява ефективността на горенето, което води до образуване на заострени ръбове (бурри). При рязане на неръждаема стомана и алуминий с азот налягането трябва да е достатъчно високо, обикновено между 10 и 20 бара, за да се отстрани ефективно течната маса.
Лазерно рязане: положение на фокуса, избор на газ и регулиране на височината на дюзата
Три основни параметъра — положение на фокуса, избор на помощен газ и височина на дюзата — определят успеха или неуспеха на лазерната рязане. Неправилно положение на фокуса, независимо дали е твърде високо или твърде ниско, води до образуване на заострени ръбове и изгорели краища . Съвременните лазерни системи се възползват от интелигентни функции за съпоставяне на параметри, които автоматично разпознават материали и графики и подбират оптимални параметри за рязане с един клик, намалявайки времето за настройка чрез проби и грешки .
. Височината на дюзата трябва да се поддържа постоянно — твърде близо до работната повърхност създава риск от сблъсък, докато твърде голямо разстояние води до неравномерни резове. Препоръчителният диапазон за повечето приложения е от 0,8 до 1,2 mm . Използването на автоматичен контрол на височината гарантира последователни резултати . При тънки листове от неръждаема стомана операторите трябва да намалят леко мощността и да увеличат скоростта на подаване, за да се избегнат изгорели петна, особено при използване на азот като помощен газ . При тънка мека стомана с дебелина под 2 mm или при некритични повърхности въздухът може да замести азота като помощен газ, намалявайки разходите за газ до 70 % .
Лазерно рязане: топлинно засегната зона, деформация и контрол на качеството на ръба
Топлинно засегнатата зона (HAZ) е неизбежно последствие от термичното рязане, но нейният ефект може да се минимизира чрез внимателна оптимизация на параметрите. Лазерното рязане води до най-малката HAZ сред всички термични методи за рязане, тъй като прилага топлина върху много малка площ. Въпреки това при неръждаема стомана излишната топлина може да компрометира защитния хромоксиден слой и да намали корозионната устойчивост.
Огъване на листа е често срещан предизвикателство, особено при обработка на тънки материали с по-ниска конструктивна твърдост . Деформацията възниква, когато термичното напрежение надвишава способността на материала да запази плоскостта си . За предотвратяване на деформация операторите трябва да използват само необходимата мощност за постигане на чист разрез, да увеличават скоростта на рязане в рамките на препоръчаните граници, за да намалят термичното въздействие, и да проверяват регулярно фокусното положение . Правилната поддръжка на листа върху масата за рязане е съществена — нагретите участъци могат да провиснат или да се повдигнат по време на обработката, ако не са достатъчно подкрепени . Умното подреждане и последователностите на рязане могат значително да намалят термичното напрежение, като разпределят топлината равномерно по листа и избягват концентриране на резовете в една област . За малки детайли, които са склонни към преместване по време на рязане, микросъединенията (малки табчета) предотвратяват преобръщането или повдигането на частите, защищавайки както детайлите, така и лазерната глава .
Гънене: Разбиране и компенсиране на еластичното връщане
Еластичното връщане е вероятно най-устойчивото предизвикателство при прецизното гънене на листов метал. Когато рамото се отдръпне след гъненето, материала еластично се възстановява — еластичното връщане разтваря ъгъла . Ако програмиран ход от 90 градуса води до крайно измерен ъгъл от 92 градуса, разликата се дължи на поведението на материала, а не на грешка в машината .
Различните материали проявяват различни характеристики на еластично връщане. неръждаема стомана 304 обикновено се връща еластично с 2–3 градуса. Меката стомана може да се върне еластично с 10–20 % от ъгъла на гънене; постигането на 60-градусов ъгъл може да изисква формиране до 66 градуса по-високата якост на материала и по-големият радиус на огъване водят до по-голям ефект на еластично връщане тънките листове обикновено проявяват по-значително еластично връщане в сравнение с дебелите листове при едни и същи технологични условия дори един и същ материал от различни партиди или с различна посока на валцовка може да проявява различно еластично връщане .
Управляем преогъване това е най-непосредственият метод за компенсиране на еластичното връщане. Операторите извършват пробно огъване с действителния материал, измерват получената ъглова стойност и изчисляват стойността на еластичното връщане. Например, ако е зададен ъгъл от 90°, а резултатът е 92°, това означава, че е необходима компенсация чрез надогъване от приблизително 2° съвременните CNC системи позволяват корекция на ъгъла директно през контролния интерфейс, което осигурява последователно производство без нужда от ръчна корекция при всяко огъване .
Огъване: Избор на инструменти, натоварване и посока на зърното
Изборът на инструменти играе критична роля за минимизиране на еластичното връщане и постигане на точни огъвания. Честа грешка е използването на V-образен матричен отвор, който е твърде широк, което увеличава радиуса на огъване и съответно увеличава еластичното връщане . Като правило на палеца: за мека стомана използвайте V-отвор от 6 до 8 пъти дебелината на материала; за неръждаема стомана леко намалете V-отвора, за да контролирате еластичното възстановяване .
Инструменталните изисквания, специфични за материала варират значително. За неръждаема стомана (304, 316) , материала е сила, но по-малко толерантен, с висока пределна здравина на опън и увеличено еластично връщане. Най-добрите практики включват използване на по-голям радиус на огъване, по-големи V-матрици в сравнение с меката стомана и прилагане на по-голяма сила в тонове . Огъването на неръждаема стомана със същата дебелина изисква около 50 % повече сила в тонове в сравнение с меката стомана. Повърхностното драскане е проблем — използвайте защитна фолиева обвивка или полирани инструменти . За алуминий (5052, 6061) , материала варира значително според класа. 5052 е лек и мек, докато 6061-T6 е крехък и склонен към пукане използвайте по-широки V-матрици, за да намалите риска от пукнатини, разгледайте отжарен материал за остри извивки и използвайте инструменти с радиус вместо остри пуанси. . Посока на зърното ориентацията на материала е критична за всички материали: извиването напреко на зърното дава по-здрави извивки, докато извиването по посока на зърното увеличава риска от пукнатини. .
Извиване: проектирани съображения относно отвори, процепи и облекчения за извиване.
Проектираните елементи трябва да бъдат внимателно разположени, за да се избегне деформация по време на извиване. Дупки отворите, разположени твърде близо до линиите на извиване, се издължават в овални форми по време на процеса на извиване. минималното препоръчително разстояние от ръба на отвора до линията на извиване е 2 пъти дебелината на материала (2T), а препоръчителната стойност е 3T плюс радиусът на извиване. мостът (оставащият материал) между два отвора или между отвор и външния ръб трябва да е поне равен на дебелината на материала; ако мостът е твърде тънък, топлината от лазерната рязка може да предизвика деформация или стопяване. .
The вътрешен радиус на огъване трябва да е не по-малък от дебелината на материала, за да се предотвратят микропукнатини или разрушаване на материала. За стомана (SPCC) с дебелина до 3 мм препоръчаният минимален вътрешен радиус е 1T; за неръждаема стомана (SUS304/316L) — 1,5T; за алуминий (AL5052/6061) — 1T . Резове за намаляване на напрежението при огъване са малки резове, направени близо до областта на огъване, за да се предотвратят пукнатини, разкъсвания и нежелани огъвания чрез намаляване на напрежението върху метала . Когато фланецът се огъва, материала в основата се изтласква навън, което води до „странично издуване“ — ако тази област трябва да лежи плоско срещу друга повърхност, задължително трябва да се изпълни рез за намаляване на напрежението при огъване . Коефициентът K, който определя положението на неутралната ос по време на огъване, трябва да бъде зададен правилно според материала и метода на производство, за да съответства крайният продукт на проектните размери . Типичният диапазон на коефициента K е 0,41–0,44 за мека стомана, 0,40–0,45 за алуминий и 0,44–0,50 за неръждаема стомана .
Интеграция на процеса: Постигане на последователност при рязане и огъване
Най-успешните производствени операции по изработка на листови метални детайли третират лазерното рязане и CNC-гъненето като интегриран процес, а не като отделни стъпки. Точното разработване на равнинна заготовка изисква правилно прилагане на коефициента K, за да се компенсира удължаването на материала по време на гънене . Резът — малкото количество материал, отстранявано по време на лазерното рязане, обикновено около 0.3 mm — трябва да се разпредели между вътрешната и външната част, за да се осигури точна посадка . При детайли с тесни допуски (по-малко от 0.1 mm) намаляването на скоростта на рязане с 10–15 % минимизира термичното отклонение . Редовното поддържане на лазерната оптика — почистване на лещите, огледалата и дюзите — както и проверката за износване на инструментите за гънене гарантират последователна производителност през целия серийно производствен цикъл . Като разбират и контролират променливите както при лазерното рязане, така и при гъненето, производителите могат да постигнат прецизността, повтаряемостта и качеството, които изискват изискващите промишлени приложения.
