Лазерно рязане на тънки листови метали: как да се предотврати деформацията и топлинното изкривяване

Тънките листови метали са област, където влакнен лазер изглежда най-мощен и се държи най-малко предсказуемо. При мека стомана, неръждаема стомана или алуминий с дебелина 0,5–2 mm бързите цикли правят по-дебелите плочи да изглеждат бавни — докато частта не пристигне на инспекция явно извита или не се повдигне от решетката по време на групиране.

Основната причина рядко е машината. Тънкият лист има почти нулева топлинна маса и много малък път за отвеждане на топлината. Тесните резове, кратките цикли и скоростните проходи непрекъснато внасят енергия в метал, който не може да я отведе достатъчно бързо.

Изкривяването (извънравнинно огъване) и топлинната деформация (локализирано свиване) са предизвикателства, свързани с балансирането на процеса. Това изчерпателно ръководство представя доказаните контрамерки – от микросъединения и стратегии за пробиване до избор на помощен газ и подреждане на параметрите.

Защо тънките листове се деформират: трите механизма

Диагностицирането на доминиращия механизъм при вашето рязане ви показва коя контрамерка да приложите първа.

Поведение на материала при тънки дебелини

Тънките дебелини се държат много различно в зависимост от сплавта. Металите с ниска проводимост концентрират енергията в реза, което е отлично за качеството на рязането, но затруднява контрола на деформациите. Металите с висока проводимост предварително загряват околната част от листа.

• Мека / въглеродна стомана (умерена–висока склонност към деформиране): Внимавайте при използване на кислородна подкрепа. Екзотермичната реакция добавя интензивно топло към и без това тънък участък.

• Неръждаема стомана – 304 / 316 (висока склонност към деформация): Ниската топлопроводност локализира топлината, което означава, че шлаката и деформацията често възникват едновременно.

• Алуминий (умерена склонност, труден за възстановяване): Топлопроводността разпространява топлината в решетката, но алуминият не може лесно да се изправи, след като се огъне.

• Покрита / цинкована стомана (висока склонност): Покритията променят абсорбцията на лазера и отделят изпарения директно в реза.

Разположение на детайлите и микросъединения: задържане на частите прикрепени

Най-ефективният начин за контролиране на движението е да се попречи на детайла да се отдели, докато рязането не приключи . Детайл, който все още е свързан с остовната част, не може да се завърти, да се огъне или да падне в основата.

• Микро-съединения (издатъчни езици / мостове): Оставете малка неразрязана връзка, която удръжа детайла по време на обработка, счупва се чисто с ръка без разкъсване на ръба и добавя минимално количество топлина.

Препоръчителни начални параметри за микро-съединения

• дебелина 0,5 – 0,8 mm: ширина на съединението ~0,2–0,4 mm | 3–4 съединения на детайл (по дългите ръбове и ъглите)

• дебелина 0,8 – 1,2 mm: ширина на съединението ~0,4–0,6 mm | 3–5 съединения на детайл (по периметъра, никога само от едната страна)

• дебелина 1,2 – 2,0 mm: ширина на съединението ~0,5–0,8 mm | 4–6 съединения на детайл (също и в близост до тесни ребра и пази)

Правила за реда на рязане, които имат значение:

1. Отвътре навън: Изрежете дупки, процепи и вътрешни профили, докато детайлът все още е напълно подкрепен.

2. Разделяйте съседите във времето и пространството: Профилите, изрязани един до друг, концентрират топлината в междинната част между тях.

3. Пазете скелета: Задръжте много тънките гнезда върху нерязан периметър или по-тежка външна релса.

4. Външният контур последен: Това е проходът, който освобождава остатъчното напрежение.

Стратегии за пробиване и влизане при тънки материали

Пробивът е неподвижна точка с пълна енергийна подача. При тънки листове, най-малката зона с термично въздействие е тази, която изобщо не се прави.

• Старт от ръба: Най-добро, когато детайлите могат да бъдат разположени плътно до границата на листа (оставя отворен маркировъчен входен знак).

• Пробиване в отпадъчната зона: Стандартният избор за тънки производствени комплекти (изисква поддръжка за пробиване извън детайла в CAM софтуера ви).

• Импулсно / постепенно пробиване: Идеално, когато пробиването извън детайла е невъзможно; добавя малко време за цикъл, но предотвратява избухвания.

• Пробиване с пълна мощност: Само за по-дебелите части от диапазона (пробиване с пълна мощност при 0.5–1 mm причинява сериозна деформация).

Съвети за проектиране на входния участък:

• Запазете началните резове кратък . Дългите наклонени начални резове, предназначени за 6 mm плоча, добавят ненужен допълнителен топъл рез при 1 mm материал.

• Приближавайте се от страната на отпадъците . Началният рез вътре в завършения профил е постоянен дефект.

• Излизайте и вдигайте лазерния лъч от контура преди спиране на лъча — никога не задържайте лъча върху вече изрязана област или върху неподдържан участък.

Помощен газ: изхвърляне, охлаждане и топлинен вход

Помощният газ има две функции при тънки материали: изхвърляне на разтопения материал и охлаждане на реза тази втора функция прави избора на газ от решаващо значение за предотвратяване на деформация.

Забележка: Проверете налягането спрямо техническите спецификации на производителя на вашата машина — налягането на регулатора не съвпада с действителното налягане на дюзата при рязане. Уверете се, че газовата ви доставка е напълно чиста и суха, за да се предпазят оптическите компоненти.

Бързо ръководство за настройка на параметрите

Когато се сблъскате с деформация, използвайте това насочващо ръководство за коригиране на работния ви диапазон (целта е минималният топлинен вход на единица дължина на рязане):

• Симптом: Огъване или вълнообразно разместване на контурите —— Увеличете скоростта в рамките на пълния диапазон за рязане; намалете средната мощност; увеличете разстоянието между последователностите.

• Симптом: Отклонение по дългите ръбове —— Увеличете скоростта; намалете пиковата мощност; добавете паузи между проходите.

• Симптом: Закръгляне или изгаряне на ъглите —— Използвайте контрол на ъглите или намалете мощността; намалявайте постепенно скоростта.

• Симптом: Изкривяване на тънки мрежи —— Преустановете подреждането така, че мрежите да се режат последни; добавете микросъединения; намалете мощността и увеличете скоростта при рязане през мрежата.

ЧЗВ

Явява ли се деформацията знак, че фибреният ми лазер е с недостатъчна мощност или е разрегулиран?

Обикновено нито едно от двете. Деформацията при материали с дебелина 0,5–2 мм се определя предимно от топлинния баланс и последователността на подреждането. Перфектно регулирана машина с лошо подредено разположение и без микросъединения все още ще изкриви тънките части.

Може ли деформацията на тънки листове да се елиминира напълно?

Не. Някоя степен на движение е неизбежна, тъй като при рязането се освобождава остатъчното напрежение, вградено в оригиналния лист. Реалистичната цел е да се ограничи деформацията строго в рамките на допуска за детайла чрез микросъединения, оптимизирана последователност и намален топлинен вход.

Забавят ли микросъединенията производствения процес прекалено много?

Те добавят малко допълнителна дължина за рязане и проста стъпка за премахване на излишъците, което лесно се оправдава чрез предотвратяване на брак и повреди при обработката. Няколко добре разположени шевове са далеч по-евтини от цяла партида деформирани детайли.

Дали да премина от кислород към азот за рязане на тънки листове от мека стомана?

Това зависи от изискванията ви към качеството. Подпомагането с кислород добавя реакционна топлина, която причинява по-голяма деформация. Инертният високонапрежен азот осигурява по-равно детайл и ярък, оксид-свободен ръб — но при по-висока цена за газа и потенциално по-ниска скорост. Изпробвайте и двата варианта върху конкретната дебелина, която използвате, преди да започнете серийно производство.

Готови ли сте да оптимизирате рязането на тънки листове с лазер?

Тънките листове не прощават грешките при настройката, но веднъж като процесът ви е точно нагласен, те стават най-бързата и най-печелившата работа, която вашият влакнен лазер може да извърши.

За прецизни компоненти от ламарина – като корпуси, скоби, панели и кабинети с дебелина между 0,5 и 2 мм – успехът изисква висококачествен лазерен лъч при ниска мощност, подаване на газ под високо налягане и напреднало софтуерно решение за оптимално подреждане.

Поговорете с инженер по приложения
Изпратете ни класовете на вашите материали, диапазона на дебелината и най-строгите допуски за равност. Инженерният ни екип ще проучи вашия технологичен прозорец и ще организира пробни рязания върху вашия собствен материал.