Vékony lemezfémmegmunkálás lézerrel: Hogyan lehet elkerülni a torzulást és a hő okozta deformációt

A vékony lemezfémmegmunkálás lézerrel az a terület, ahol a szálas lézer a legjobban teljesít – és a legkevésbé jósolhatóan viselkedik. A 0,5–2 mm vastag lágyacél, rozsdamentes acél vagy alumínium esetén a rövid ciklusidők miatt a vastagabb lemezek lassúnak tűnnek – egészen addig, amíg egy alkatrész meg nem érkezik a minőségellenőrzésre láthatóan görbült állapotban, vagy közben felemelkedik a rácson a vágási néstelés során.

Az alapvető ok ritkán a gép. A vékony lemeznek szinte nincs hőkapacitása, és nagyon kevés útja van a hő elvezetésére. A keskeny vágási rések, rövid ciklusidők és nagy sebességű vágási menetek folyamatosan energiát juttatnak a fémba, amely nem képes elegendő gyorsasággal leadni azt.

A torzulás (síkon kívüli görbülés) és a hő okozta torzulás (helyi összehúzódás) folyamat-egyensúlyozási kihívások. Ez a részletes útmutató a bevált ellenszerekre tér ki – a mikroillesztésektől és a szúrásos stratégiáktól az segédgáz-kiválasztáson és a paraméter-sorrenden át.

Miért torzul a vékony lemez: A három mechanizmus

Annak diagnosztizálása, hogy melyik mechanizmus uralkodik a vágásnál, meghatározza, melyik ellenszert kell elsőként alkalmazni.

Anyagviselkedés vékony lemezeknél

A vékony lemezek viselkedése nagymértékben függ az ötvözet típusától. Az alacsony vezetőképességű fémek az energia koncentrálódását okozzák a vágási résben, ami kiváló vágási minőséget biztosít, de nehezen kezelhető a torzulás szempontjából. A magas vezetőképességű fémek előmelegítik a környező lemezt.

• Kis szénszén-tartalmú acél (közepes–magas görbülési hajlam): Figyeljen az oxigénsegítésre. A hőfelszabadító reakció intenzív hőt ad hozzá egy így is vékony szakaszhoz.

• Rozsdamentes acél – 304 / 316 (erős torzulási hajlam): Alacsony hővezetőképesség miatt a hő helyileg koncentrálódik, ezért gyakran együtt jelentkezik a salak és a torzulás.

• Alumínium (közepes torzulási hajlam, nehezen javítható): A hővezetőképesség elosztja a hőt a kivágási mintában, de az alumíniumot egyszer meghajlítva nem lehet könnyen kiegyenesíteni.

• Bevonatos / cinkelt acél (erős torzulási hajlam): A bevonatok módosítják a lézerabszorpciót, és gázokat bocsátanak ki közvetlenül a vágási résbe.

Kivágási minta és mikrokapcsolatok: a darabok összetartása

A mozgás elleni leghatékonyabb ellenintézkedés az, ha megakadályozza, hogy a darab leváljon a vágás befejezéséig egy, a vázhoz továbbra is rögzített alkatrész nem tud csuklózni, rugózni vagy beleesni az ágyba.

• Mikrocsuklók (fülek / hidak): Hagyjon egy kis, nem vágott szalagot, amely a kezelés során megtartja az alkatrészt, kézzel tisztán eltörik anélkül, hogy felszakítaná az élt, és minimális hőt visz be.

Ajánlott kezdőparaméterek mikrocsuklókhoz

• 0,5–0,8 mm vastagság: kb. 0,2–0,4 mm csuklószélesség | 3–4 csukló alkatrénként (hosszú oldalakon és sarkokon)

• 0,8–1,2 mm vastagság: kb. 0,4–0,6 mm csuklószélesség | 3–5 csukló alkatrénként (a kerület mentén, soha csak egy oldalon)

• 1,2–2,0 mm vastagság: kb. 0,5–0,8 mm csuklószélesség | 4–6 csukló alkatrénként (keskeny merevítők és vágások közelében is)

A vágási sorrend szabályai, amelyek számítanak:

1. Belső részeket vágunk először, külsőket később: Fúrjunk lyukakat, vágjunk réseket és belső kontúrokat, amíg a darab még teljesen alátámasztva van.

2. Szomszédos profilokat időben és térben válasszunk el egymástól: Egymás mögött vágott profilok hőt gyűjtítenek a közöttük lévő anyagban.

3. Védjük a vázat: Nagyon vékony csoportosításoknál hagyjunk érintetlen keretet vagy vastagabb külső sínt.

4. Külső kontúrt vágjunk utoljára: Ez az a művelet, amely felszabadítja a maradék feszültséget.

Fúrási és bevezetési stratégiák vékony anyagokhoz

Egy átlyukasztás egy álló pont, ahol teljes energiabemenet érkezik. Vékony lemeznél a legkisebb hőhatási zóna az, amit soha nem hozunk létre.

• Élszegélyről indítás: Legjobb, ha az alkatrészek a lemez szélén elhelyezhetők (nyitott bevezető jelet hagyva).

• Hulladékterületen történő átlyukasztás: A vékony termelési lemezrajzokhoz alapértelmezett választás (CAM-szoftverében kívülálló átlyukasztási támogatás szükséges).

• Impulzusos / fokozatos átlyukasztás: Ideális, ha kívülálló átlyukasztás nem lehetséges; enyhe ciklusidő-növekedést okoz, de megakadályozza a robbanásokat.

• Teljes teljesítményű átlyukasztás: Csak a vastagabb tartomány végén alkalmazható (0,5–1 mm vastagság esetén a teljes teljesítményű átlyukasztás súlyos torzulást okoz).

Bevezető tervezési tippek:

• Tartsa meg a bevezetőket rövid . A 6 mm-es lemezhez szánt hosszú, ferde bevezetők felesleges meleg átmenetet eredményeznek 1 mm-es anyagvastagságnál.

• A közelítés legyen a hulladék oldalról . A bevezető jel egy kész profil belsejében maradandó hibát jelent.

• Vezesse ki és emelje fel a sugárt a kontúrról, mielőtt a sugár leállna – soha ne tartózkodjon egy korábban vágott terület fölött vagy egy alátámasztatlan szakaszon.

Segédgáz: Kifújás, hűtés és hőbevitel

A segédgáznak két feladata van vékony lemezeknél: az olvadt anyag kifújása és a vágási rés hűtése az a második feladat a torzulás elkerülése érdekében a gáz kiválasztását döntően fontossá teszi.

Megjegyzés: Ellenőrizze a nyomásértékeket a gép gyártójának előírásai szerint – a nyomásszabályozó értéke nem azonos a vágási körülmények közötti tényleges fúvóka-nyomással. Győződjön meg arról, hogy gázellátása teljesen tiszta és száraz, hogy megvédje az optikai elemeket.

Gyors paraméter-beállítási útmutató

Ha torzulás lép fel, használja ezt az irányelvet a folyamatablak beállításához (a cél a vágási hosszegységre jutó legkisebb hőbevitel elérése):

• Jelenség: Hengerelés vagy munkadarab-tároló ráncolódása —— Növelje a sebességet a teljes vágási tartományon belül; csökkentse az átlagos teljesítményt; növelje a sorozatok közötti távolságot.

• Jelenség: Eltérés a hosszú éleken —— Növeld a sebességet; csökkentsd a csúcsteljesítményt; adj be állási időt a metszések között.

• Jelenség: A sarkok lekerekednek vagy égnek —— Használj sarokvezérlést vagy csökkentett teljesítményt; lassítsd fokozatosan a sebességváltozásokat.

• Jelenség: Finom hálók torzulnak —— Rendezd újra a kivágási mintát úgy, hogy a hálókat utoljára vágják ki; adj hozzá mikro-illesztéseket; csökkentsd a teljesítményt és növeld a sebességet a hálók mentén.

GYIK

A deformálódás azt jelzi, hogy a szálalapú lézerem alulterhelt vagy rosszul beállított?

Általában egyik sem. A 0,5–2 mm vastagságú anyagok deformálódása elsősorban a hőegyensúlytól és a kivágási sorrendtől függ. Egy tökéletesen beállított gép is meg fog görbülni vékony alkatrészeknél, ha a kivágási sorrend rosszul van meghatározva és nincsenek mikro-illesztések.

Teljesen megszüntethető a vékony lemezek deformálódása?

Nem. Bizonyos mértékű mozgás elkerülhetetlen, mert a kivágás felszabadítja az eredeti lemezben tárolt maradékfeszültséget. A valóságnak megfelelő cél az, hogy a torzulást mikro-illesztésekkel, optimalizált kivágási sorrenddel és csökkentett hőbevitellel szigorúan a megengedett tűréshatáron belül tartsuk.

Lassítják-e túlságosan a gyártást a mikro-illesztések?

Egy kis vágási hosszat és egy egyszerű leoldási lépést igényelnek, amelyek könnyedén megtérülnek a hulladék és a kezelési károk megelőzésével. Néhány jól elhelyezett illesztés jóval olcsóbb, mint egy egész görbült tétel.

Érdemes-e oxigénről nitrogénre váltani a vékony, lágyacél vágásánál?

Ez a minőségi követelményeitől függ. Az oxigén segédgáz reakcióhőt ad, ami több torzulást okoz. Az inaktív, nagynyomású nitrogén laposabb alkatrészt és fényes, oxidmentes vágott élt eredményez – magasabb gázköltség mellett és potenciálisan alacsonyabb sebességgel. Tesztelje mindkét módszert az Ön konkrét lemezvastagságán, mielőtt sorozatgyártásra állna át.

Készen áll a vékonylemez-lézervágás optimalizálására?

A vékonylemez nagyon érzékeny a beállítási hibákra, de ha egyszer beállították a folyamatot, az lesz a leggyorsabb és legjövedelmezőbb feladat, amit a szálaslézerük végezhet.

A pontos lemezalkatrészek—például burkolatok, rögzítők, panelek és szekrények 0,5–2 mm vastagságtartományban—gyártásához kiváló sugárminőség alacsony teljesítmény mellett, nagynyomású gázellátás és fejlett darabolási szoftver szükséges.

Beszéljen alkalmazástechnikussal
Küldje el anyagminőségeit, vastagságtartományát és legszigorúbb síkossági tűréseit. Mérnöki csapatunk átnézi folyamatablakát, és mintavágásokat végez saját anyagán.