Лазерне різання: оптимізація параметрів залежно від матеріалу
Основою високоякісного лазерного різання є розуміння того, що кожен матеріал по-різному реагує на лазерний промінь і потребує окремих налаштувань параметрів. Вуглецеву сталь переважно обробляють за допомогою окисного різання , під час якого кисень реагує з нагрітим матеріалом, утворюючи додаткову екзотермічну енергію, що підвищує глибину проникнення й поліпшує видалення розплаву . Для середніх і тонких плит вуглецевої сталі негативне положення фокусу збільшує щільність енергії й забезпечує вужчу різку, що сприяє більш швидкому різанню . Для товстих плит позитивне положення фокусу розширює лазерну пляму й покращує нагрівання поверхні, щоб стабілізувати процес окисного різання .
Напроти, нержавіюча сталь і алюміній потребують азоту як допоміжного газу для отримання чистих, позбавлених окислення кромок . Для нержавіючої сталі або алюмінію товщиною менше 2 мм трохи розфокусоване положення на –1 мм забезпечує чистіші кромки . Для вуглецевої сталі товщиною менше 4 мм фокус має залишатися на 0 мм (на поверхні) . Вибір тиску допоміжного газу також є критичним: при різанні вуглецевої сталі киснем тиск зазвичай має перебувати в діапазоні від 0,8 до 2 бар — надмірний тиск охолоджує різ і знижує ефективність реакції горіння, що призводить до утворення заусінець. При різанні нержавіючої сталі й алюмінію азотом тиск має бути достатньо високим, зазвичай від 10 до 20 бар, щоб ефективно видаляти розплавлений матеріал.
Лазерне різання: положення фокусу, вибір газу та регулювання висоти сопла
Три фундаментальні параметри — положення фокусу, вибір допоміжного газу та висота сопла — визначають успішність або невдачу лазерної різки. Неправильне положення фокусу, незалежно від того, занадто високе чи занадто низьке, призводить до утворення заусенців та обгорілих кромок . Сучасні лазерні системи мають інтелектуальні функції підбору параметрів, які автоматично розпізнають матеріали та графічні елементи й підбирають оптимальні режими різки одним кліком, скорочуючи час наладки методом спроб і помилок .
. Висоту сопла потрібно підтримувати постійно: занадто близьке розташування створює ризик зіткнення, а занадто велика відстань призводить до неакуратних різів. Рекомендований діапазон для більшості застосувань — 0,8–1,2 мм . Використання автоматичного регулювання висоти забезпечує стабільні результати . Для тонких листів нержавіючої сталі операторам слід трохи знизити потужність та збільшити швидкість подачі, щоб уникнути слідів обгоряння, особливо при використанні азоту як допоміжного газу . Для тонкої вуглецевої сталі завтовшки менше 2 мм або коли якість поверхні не є критичною, повітря може замінити азот як допоміжний газ, скорочуючи витрати на газ до 70% .
Лазерне різання: зона, вплинута теплом, деформація та контроль якості кромки
Зона, вплинута теплом (HAZ), є неминучою наслідковою термічного різання, але її вплив можна зменшити шляхом ретельної оптимізації параметрів. Лазерне різання створює найменшу HAZ серед усіх термічних методів різання, оскільки тепло застосовується лише до дуже невеликої ділянки. Однак у разі нержавіючої сталі надмірне нагрівання може порушити захисний шар оксиду хрому й знизити корозійну стійкість.
Короблення аркуша деформація — поширена проблема, особливо під час обробки тонких матеріалів із нижчою структурною жорсткістю деформація виникає, коли теплове напруження перевищує здатність матеріалу зберігати площинність щоб запобігти деформації, оператори мають використовувати лише ту потужність, яка необхідна для отримання чистого розрізу, збільшувати швидкість різання в межах рекомендованих значень, щоб скоротити тривалість теплового впливу, а також регулярно перевіряти положення фокусу правильна підтримка аркуша на столі для різання є обов’язковою — нагріті ділянки можуть провисати або підніматися під час обробки, якщо їх недостатньо підтримувати . Розумне розміщення деталей та послідовність різання можуть значно зменшити теплове навантаження шляхом рівномірного розподілу тепла по аркушу, уникнувши концентрації різів у одному місці . Для малих деталей, схильних до зміщення під час різання, мікро-з’єднання (маленькі виступи) запобігають перекиданню або підйому частин, захищаючи як деталі, так і лазерну голівку .
Згинання: розуміння та компенсація пружного відскоку
Пружний відскок, ймовірно, є найстійкішою проблемою при точному згинанні листового металу. Коли повзун повертається після згинання, матеріал еластично відновлює свою форму — пружний відскок розмикає кут . Якщо запрограмований хід на 90 градусів дає кінцевий кут 92 градуси, ця різниця зумовлена поведінкою матеріалу, а не помилкою обладнання .
Різні матеріали мають різні характеристики пружного відскоку. нержавіюча сталь марки 304 зазвичай має пружний відскок на 2–3 градуси. М’яка сталь може мати пружний відскок на 10–20 відсотків кута згину; для отримання кута 60 градусів може знадобитися формування до 66 градусів чим вища міцність матеріалу й чим більший радіус згину, тим сильніший ефект пружного відскоку тонкі листи, як правило, демонструють більш виражений пружний відскік порівняно з товстими листами за однакових технологічних умов навіть один і той самий матеріал із різних партій або з різними напрямками прокатки може демонструвати різну поведінку щодо пружного відскоку .
Керований перегинання прямий згин для компенсації пружного відскоку є найбільш безпосереднім методом. Оператори виконують пробний згин із фактичного матеріалу, вимірюють отриманий кут і розраховують величину пружного відскоку. Наприклад, якщо запрограмовано 90°, а отримано 92°, це означає, що потрібна компенсація перевищення на приблизно 2° сучасні CNC-системи дозволяють коригувати кут безпосередньо через інтерфейс керування, забезпечуючи стабільне виробництво без необхідності ручної корекції щоразу .
Згинання: вибір інструментів, навантаження та напрямок зерна
Вибір інструментів відіграє вирішальну роль у мінімізації прокату і досягнення точних вигинів. Зазвичай помилкою є використання V-зав'язаний відкриття, яке занадто широке, що збільшує радіус вигину і, отже, збільшує пружинний - Я не знаю. Як правило: для м'якої сталі, використовувати V-відкриття від 6 до 8 разів товщини матеріалу; для нержавіючої сталі, зменшити V-відкриття трохи, щоб контролювати еластичне відновлення .
Вимоги до інструментів, що специфічні для матеріалу значно відрізняються. Для нержавіюча сталь (304, 316) , матеріал міцний, але менш стійкий, з високою міцністю на тягу і підвищеною пропорцією. Найкраща практика включає використання більшого радіусу вигину, більших V-завтворення, ніж в м'якій сталі, і застосування більше тоннажу - Я не знаю. Згинання тієї ж товщини нержавіючої сталі вимагає приблизно на 50% більше тоннажу, ніж м'яка сталь. Поверхня драпається є занепокоєннямкористувати захисну плівку або полірований інструмент . Для алюміній (5052, 6061) , матеріал значно варіюється за рівнем. 5052 є легким і м'яким, тоді як 6061-T6 є крихким і схильним до тріщин використовуйте ширші V-матриці, щоб зменшити ризик утворення тріщин, розгляньте відпалений матеріал для вигинання під малими радіусами й застосовуйте інструменти з радіусом замість гострих пуансонів . Напрямок зерна орієнтація волокон критична для всіх матеріалів: вигинання поперек волокон забезпечує міцніші вигини, тоді як вигинання уздовж волокон підвищує ризик утворення тріщин .
Вигинання: конструктивні аспекти отворів, прорізів і розривів для вигинання
Конструктивні елементи слід розміщувати дуже обережно, щоб уникнути деформації під час вигинання. Діри розташовані занадто близько до ліній вигину отвори під час процесу вигинання видовжуються й набувають овальної форми мінімальна рекомендована відстань від краю отвору до лінії вигину становить 2 товщини матеріалу (2T), а рекомендоване значення — 3T плюс радіус вигину місток (залишковий матеріал) між двома отворами або між отвором й зовнішнім краєм має бути щонайменше такої ж товщини, як і сам матеріал; якщо місток надто тонкий, тепло від лазерного різання може спричинити короблення або плавлення .
Лінійка внутрішній радіус згину не повинні бути меншими за товщину матеріалу, щоб запобігти мікроподробинам або збоям матеріалу. Для сталі (SPCC) товщиною до 3 мм рекомендований мінімальний внутрішній радіус становить 1T; для нержавіючої сталі (SUS304/316L) - 1,5T; для алюмінію (AL5052/6061) - 1T . Вирізи для зняття напруження є невеликі різи, розміщені біля області вигину, щоб запобігти тріщинам, розривам та небажаним вигинам, зменшуючи напругу на метал - Я не знаю. Коли фланс вигивається, матеріал на корні стискається зовні, створюючи "боковий випуклості" якщо область повинна сидіти на іншій поверхні, вигиб рельефу повинен бути включений - Я не знаю. К-фактор, який визначає положення нейтральної осі під час вигинання, повинен бути правильно встановлений на основі матеріалу та методу виготовлення, щоб гарантувати, що кінцевий продукт відповідає конструктивним розмірам - Я не знаю. Типові діапазони K-фактора складають 0,410,44 для м'якої сталі, 0,400,45 для алюмінію і 0,440,50 для нержавіючої сталі .
Інтеграція процесів: досягнення послідовності у розрізненні та вигинанні
Найуспішніші виробництва листового металу розглядають лазерне різання та ЧПК-згин як інтегрований процес, а не як ізольовані етапи. Точне створення плоскої заготовки вимагає правильного застосування коефіцієнта K для врахування розтягування матеріалу під час згинання . Шпарина — невелика кількість матеріалу, що видаляється під час лазерного різання (зазвичай близько 0,3 мм) — має бути розподілена між внутрішньою та зовнішньою частинами, щоб забезпечити точну посадку . Для деталей із жорсткими допусками (менше 0,1 мм) зниження швидкості різання на 10–15 % мінімізує теплове зміщення . Регулярне обслуговування оптики лазера — очищення лінз, дзеркал і сопел — та перевірка зносу інструментів гідравлічного преса забезпечують стабільні характеристики протягом усього виробничого циклу . Зрозумівши й контролюючи всі змінні в процесах лазерного різання та згинання, виробники можуть досягти необхідної точності, повторюваності та якості для вимогливих промислових застосувань.
