Ključne predvidljivosti za rezanje in upogibanje z laserjem pri obdelavi plošč

Lasersko rezanje: optimizacija parametrov glede na material

Temelj visokokakovostnega laserskega rezanja je razumevanje, da vsak material reagira drugače na laserski žarek in zahteva različne nastavitve parametrov. Ogljikovo jeklo se predvsem obdeluje z oksidacijskim rezanjem , pri katerem kisik reagira z ogretim materialom in s tem ustvari dodatno eksotermno energijo, ki izboljša prodornost in odstranjevanje taline . Pri srednje debelih in tankih ploščah ogljikovega jekla negativna lega fokusa poveča gostoto energije in omogoča ožji rez, kar podpira hitrejše rezalne hitrosti . Pri debelejših ploščah pozitivna lega fokusa razširi lasersko pego in izboljša segrevanje površine, kar stabilizira oksidacijski proces .

Nerjavnega jekla in aluminija, nasprotno, zahteva dušik kot pomožni plin za doseganje čistih, brezoksidnih robov . Pri nerjavnem jeklu ali aluminiju debeline pod 2 mm malo razfokusiranje za –1 mm daje čistejše robove . Pri rezanju ogljikovega jekla debeline pod 4 mm naj bo fokus ohranjen na 0 mm (na površini) . Izbira tlaka pomožnega plina je enako pomembna: pri rezanju ogljikovega jekla z kisikom naj bo tlak običajno med 0,8 in 2 bar—previsok tlak ohladi režo in zmanjša učinkovitost izgorevanja, kar vodi do nastanka drobcev. Pri rezanju nerjavnega jekla in aluminija z dušikom mora biti tlak dovolj visok, običajno med 10 in 20 bar, da se taljena snov učinkovito odstrani.

Laserjsko rezanje: položaj fokusa, izbira plina in nadzor višine šobe

Tri osnovni parametri – položaj fokusa, izbor pomožnega plina in višina šobe – določajo uspeh ali neuspeh laserskega rezanja. Napačen položaj fokusa, bodisi previsok bodisi prenizek, povzroči nastanek drobcev in izgorelih robov sodobni laserski sistemi koristijo od pametnih funkcij za ujemanje parametrov, ki samodejno prepoznajo material in grafične elemente ter z eno klikom prilagodijo optimalne režime rezanja, s čimer zmanjšajo čas za poskušanje in napako pri nastavitvi .

Višino šobe je treba ohranjati nespremenjeno – preblizu povzroča tveganje trka, predaleč pa nečiste reze. Pri večini aplikacij je priporočeni razpon 0,8 do 1,2 mm samodejna regulacija višine zagotavlja nespremenljive rezultate pri tankih listih nerjavnega jekla naj bodo obratovalci nekoliko zmanjšali moč in povečali hitrost podajanja, da se izognemo izgorelim sledov, še posebej pri uporabi dušikovega pomožnega plina pri tankem mehkim jeklu pod 2 mm ali pri nekritičnih površinah lahko zrak nadomesti dušik kot pomožni plin, kar zmanjša stroške plina do 70 % .

Laserno rezanje: območje, vplakljeno s toploto, izkrivljanje in nadzor kakovosti roba

Območje, vplakljeno s toploto (HAZ), je neizogibna posledica toplotnega rezanja, vendar se njegov vpliv lahko zmanjša z natančno optimizacijo parametrov. Laserno rezanje ustvari najmanjše HAZ med vsemi toplotnimi tehniki rezanja, saj toploto prenese na zelo majhno površino. Vendar pri nerjavnem jeklu prekomerna toplota lahko poškoduje zaščitni crom-oksidni sloj in zmanjša odpornost proti koroziji.

Ukrivljanje pločevine je pogosta težava, še posebej pri obdelavi tankih materialov z nižjo strukturno togostjo . Izkrivljanje nastane, ko toplotni napetosti presežejo sposobnost materiala, da ostane raven . Za preprečevanje izkrivljanja morajo operaterji uporabiti le toliko moči, kolikor je potrebno za čist rez, povečati hitrost rezanja znotraj priporočenih meja, da se zmanjša toplotna izpostavljenost, ter redno preverjati položaj fokusa . Ustrezen podpora listov na mizi za rezanje je bistvena – segreta območja se lahko spustijo ali dvignejo med obdelavo, če niso ustrezno podprta pametno razporejanje in zaporedja rezanja lahko znatno zmanjšajo toplotno obremenitev tako, da toploto enakomerno porazdelijo po plošči in preprečijo koncentracijo rezov na enem mestu. pri majhnih delih, ki so med rezanjem nagnjeni k premikanju, mikro-vezice (majhne izbokline) preprečujejo prevračanje ali dvigovanje delov ter tako ščitijo tako dele kot tudi lasersko glavo. .

Upogibanje: razumevanje in kompenzacija povratnega upogiba

Povratni upogib je verjetno najtrdovratnejša težava pri natančnem upogibanju ploščastega kovinskega materiala. Ko se bregun po končanem upogibanju umakne, se material elastično vrne – povratni upogib odpira kot. če programirana pot giba za 90 stopinj povzroči končni kot 92 stopinj, je razlika posledica obnašanja materiala, ne napake stroja. .

Različni materiali kažejo različne lastnosti povratnega upogiba. nerjavnega jekla razreda 304 običajno se povrne za 2 do 3 stopinje. Mehka jeklena pločevina se lahko povrne za 10 do 20 odstotkov upognjenega kota; za dosego 60-stopinjskega upogiba je morda treba oblikovati kot 66 stopinj. višja trdnost materiala in večji ukrivljenostni polmer povzročata večji učinek povratnega izvijanja. tanke plošče običajno kažejo opaznejše povratno izvijanje kot debele plošče pri enakem postopku. celotno isti material iz različnih serij ali z različnimi smermi valjanja lahko kaže različno obnašanje pri povratnem izvijanju. .

Urejen prekrivljanje neposredno nadomestitev je najbolj neposredna metoda za kompenzacijo povratnega izvijanja. Operaterji izvedejo preskusno upogibanje z dejanskim materialom, izmerijo dejanski kot in izračunajo vrednost povratnega izvijanja. Na primer, če je programiran kot 90°, rezultat pa je 92°, je potrebna približno 2° kompenzacija prekomernega upogibanja. sodobni CNC sistemi omogočajo korekcijo kota neposredno na nadzornem vmesniku, kar omogoča dosledno proizvodnjo brez ročne prilagoditve ob vsakem poskusu. .

Upogibanje: izbor orodja, tonаж in smer zrna

Izbira orodja igra ključno vlogo pri zmanjševanju povratnega ukrivljanja in dosegu natančnih ukrivljanj. Pogosta napaka je uporaba V-umetka z preširoko odprtino, kar poveča radij ukrivljanja in s tem tudi povratno ukrivljanje . Kot splošno pravilo: za mehko jeklo uporabite V-odprtino 6 do 8-krat debelejšo od debeline materiala; za nerjavnega jekla zmanjšajte V-odprtino nekoliko, da nadzorujete elastično obnovitev .

Zahtevane vrste orodja so odvisne od materiala in se zelo razlikujejo. Za nerjaveče jeklo (304, 316) , je material močan, a manj odporen, z visoko trdnostjo na razteg in povečanim povratnim ukrivljanjem. Najboljše prakse vključujejo uporabo večjega radija ukrivljanja, večjih V-umetkov kot pri mehkih jeklih ter uporabo večje silovne obremenitve . Ukrivljanje iste debeline nerjavnega jekla zahteva približno 50 % več silovne obremenitve kot mehko jeklo. Poškodbe površine so pomembna težava – uporabite zaščitno folijo ali polirano orodje . Za aluminij (5052, 6061) , se material zelo razlikuje glede na razred. 5052 je lahko in mehko, medtem ko je 6061-T6 krhko in nagnjeno k razpokam . Uporabite širše V-izrezne orodja za zmanjšanje razpok, upoštevajte žgo material za ožje ukrivitve in namesto ostrih izbijal uporabite orodja z radijem . Smer zrna je ključnega pomena za vse materiale: upogibanje prek vlaken daje trši upogib, medtem ko upogibanje v smeri vlaken poveča tveganje razpoke .

Upogibanje: oblikovni vidiki za luknje, žlebove in odprave za upogibanje

Oblikovne značilnosti je treba natančno postaviti, da se izognejo deformaciji med upogibanjem. Rupe postavljene preblizu črtam upogiba se med procesom upogibanja raztegnejo v ovalne oblike . Najmanjša priporočena razdalja od roba luknje do črte upogiba je dvakratna debelina materiala (2T), priporočena vrednost pa je 3T plus radij upogiba . Most (ostali material) med dvema luknjama ali med luknjo in zunanjim robom mora biti vsaj enak debelini materiala; če je most pretenak, lahko toplota iz laserskega rezanja povzroči izkrivljanje ali taljenje .

The notranji radij upogiba ne sme biti manjši od debeline materiala, da se preprečijo mikroprhlje ali odpoved materiala. Pri jeklu (SPCC) do debeline 3 mm je priporočeni najmanjši notranji polmer 1T; pri nerjavnem jeklu (SUS304/316L) je 1,5T; pri aluminiju (AL5052/6061) pa 1T . Rezanje za zmanjšanje napetosti so majhni rezovi, postavljeni blizu ukrivljene površine, da preprečijo prhlje, raztrganosti in neželene ukrivitve z zmanjšanjem napetosti v kovini . Ko se obroba ukrivi, se material na korenu stisne navzven in ustvari »bočno izboklino« – če mora ta površina ležati ravno ob drugi površini, je treba vključiti rez za olajšanje ukrivitve . K-faktor, ki določa položaj nevtralne osi med ukrivljanjem, mora biti pravilno nastavljen glede na material in način izdelave, da bo končni izdelek ustrezal načrtovanim dimenzijam . Tipični obsegi K-faktorja so 0,41–0,44 za mehko jeklo, 0,40–0,45 za aluminij in 0,44–0,50 za nerjavno jeklo .

Integracija procesa: dosego doslednosti med rezanjem in ukrivljanjem

Najuspešnejše operacije izdelave pločevinastih delov obravnavajo lasersko rezanje in CNC gibanje kot integriran proces, ne kot ločene korake. Natančno razvijanje ravnega vzorca zahteva pravilno uporabo faktorja K, da se upošteva razteg materiala med gibanjem. rez (kerf) – majhna količina materiala, ki se odstrani med laserskim rezanjem, običajno okoli 0,3 mm – se mora razdeliti med notranji in zunanji del, da se ohranijo natančni priklopi. pri delih z ozkimi tolerancami (manj kot 0,1 mm) zmanjšanje hitrosti rezanja za 10 do 15 % zmanjša toplotno odmikanje. redna vzdrževalna nega laserske optike – čiščenje leč, ogledal in šob – ter preverjanje obrabe orodja za gibalne stiskalnike zagotavljata dosledno zmogljivost v vseh serijah proizvodnje. z razumevanjem in nadzorom spremenljivk pri laserskem rezanju in gibanju lahko izdelovalci dosežejo natančnost, ponovljivost in kakovost, ki jih zahtevajo zahtevne industrijske aplikacije.