Laserové rezanie tenkých plechov: Ako zabrániť deformácii a tepelnej deformácii

Tenké plechy sú oblasťou, kde sa vláknový laser javí najviac schopný a zároveň najmenej predvídateľný. Pri mäkkej ocele, nehrdzavej oceli alebo hliníku s hrúbkou 0,5–2 mm sa krátke cykly zdajú byť veľmi rýchle – kým sa časť nedostane do kontroly a nie je viditeľne vykrivená alebo sa počas rozmiestnenia v rámci nástenky nezdvihne nad lišty.

Základnou príčinou je zvyčajne nie stroj. Tenký plech má takmer žiadnu tepelnú hmotnosť a veľmi malú cestu na odvod tepla. Úzke rezné štrbiny, krátke cykly a rýchle prechody neustále vkladajú energiu do kovu, ktorý ju nemôže dostatočne rýchlo odviesť.

Skreslenie (vybočenie z roviny) a tepelné deformácie (miestne zmrštenie) sú výzvami vyváženia procesu. Tento komplexný sprievodca obsahuje overené protiopatrenia – od mikrospojov a stratégií prebiejania po výber pomocného plynu a postupné nastavenie parametrov.

Prečo sa tenké plechy deformujú: Tri mechanizmy

Diagnostikovanie toho, ktorý mechanizmus prevláda pri vašom reze, vám hovorí, ktoré protiopatrenie uplatniť ako prvé.

Správanie materiálu pri tenkých hrúbkach

Tenké hrúbky sa správajú veľmi odlišne podľa zliatiny. Kovy s nízkou vodivosťou koncentrujú energiu v reznom štebine, čo je výborné pre kvalitu rezu, ale problematické pre deformáciu. Kovy s vysokou vodivosťou predhrievajú okolitý plech.

• Mäkká / uhlíková oceľ (stredná až vysoká tendencia ku skrúteniu): Dávajte pozor na pomocný kyslík. Exotermická reakcia pridáva intenzívne teplo už tak tenkej časti.

• Nerezová oceľ – 304 / 316 (vysoká tendencia k deformácii): Nízka tepelná vodivosť lokalizuje teplo, čo znamená, že struska a deformácia sa často vyskytujú súčasne.

• Hliník (stredná tendencia, ťažko opraviteľný): Vodivosť šíri teplo do nástenky, avšak hliník sa po ohnutí nedá ľahko naroviť.

• Oceľ s povlakom / pozinkovaná oceľ (vysoká tendencia): Povlaky menia absorpciu lúča a uvoľňujú výpary priamo do rezu.

Umiestnenie dielov a mikrospojky: ponechanie dielov pripojených

Najúčinnejšou kontrolou proti pohybu je zabrániť oddeleniu dielu, kým nie je rezanie dokončené . Diel, ktorý je stále spojený so skeletom, sa nemôže otáčať, pružiť ani spadnúť na podložku.

• Mikrospojky (výstupky / mostíky): Nechajte malý neorezaný väz, ktorý udrží súčiastku počas manipulácie, pri ručnom lomení sa čistou zlomovou plochou oddelí bez roztrhnutia okraja a pridá minimálne množstvo tepla.

Odporúčané východiskové parametre pre mikrospojky

• hrúbka 0,5 – 0,8 mm: šírka spojky približne 0,2–0,4 mm | 3–4 spojky na súčiastku (na dlhých hranách a rohoch)

• hrúbka 0,8 – 1,2 mm: šírka spojky približne 0,4–0,6 mm | 3–5 spojok na súčiastku (po obvode, nikdy len na jednej strane)

• hrúbka 1,2 – 2,0 mm: šírka spojky približne 0,5–0,8 mm | 4–6 spojok na súčiastku (aj v blízkosti úzkych prepážok a vyrezov)

Pravidlá poradia rezu, ktoré majú význam:

1. Zvnútra pred vonkajším: Režte otvory, drážky a vnútorné profily, kým je súčiastka stále úplne podopretá.

2. Oddelite susedov v čase a priestore: Profilové rezy „zadom k zadu“ koncentrujú teplo v priečnom prúžku medzi nimi.

3. Chránite kostru: Veľmi tenké súčiastky nechajte na neprezretom obvode alebo na hrubšom vonkajšom ráme.

4. Vonkajší kontúr ako posledný: Toto je prechod, ktorý uvoľňuje zostávajúce napätie.

Stratégie prebadávania a vedenia nástroja pre tenké materiály

Prebadanie je stacionárny bod s plným vstupom energie. Pri tenkom plechu, najmenšia zóna tepelného vplyvu je tá, ktorú nikdy nevytvoríte.

• Štart na okraji: Najlepšie, keď sa súčiastky dajú usporiadať pri okraji plechu (zanechá otvorenú značku vstupu).

• Priepich do odpadového priestoru: Predvolená voľba pre tenké výrobné usporiadania (vyžaduje podporu priepichu mimo súčiastky vo vašom CAM softvéri).

• Pulzný / postupný priepich: Ideálne v prípadoch, keď nie je možný priepich mimo súčiastky; spôsobuje mierne predĺženie cyklu, ale zabraňuje výbuchom.

• Priepich plnou výkonnosťou: Iba pre hrubšie koncové hodnoty rozsahu (priepich plnou výkonnosťou pri hrúbke 0,5–1 mm spôsobuje vážne deformácie).

Tipy na návrh vstupu:

• Ponechať vodiace čiary krátky . Dlhé šikmé vodiace čiary určené pre 6 mm plech pridávajú nepotrebný teplý prechod pri 1 mm materiáli.

• Prístup z strany odpadu . Značka vodiacej čiary vo vnútri hotového profilu je trvalou chybou.

• Odísť od obrysu a zdvihnúť lúč pred tým, než sa lúč zastaví – nikdy sa nezdržiavať nad už rezanou oblasťou alebo nad nepodopretým úsekom.

Pomocný plyn: vymiestnenie, chladenie a vstup tepla

Pomocný plyn má dve úlohy pri tenkých materiáloch: vymiestnenie roztaveného materiálu a chladienie rezu tá druhá úloha robí výber plynu kľúčovou voľbou na zabránenie deformácii.

Poznámka: Overte tlaky podľa špecifikácií výrobcu vášho stroja – tlak regulátora nie je skutočný tlak v tryske za podmienok režu. Uistite sa, že zásoba plynu je úplne čistá a suchá, aby ste ochránili optiku.

Rýchly sprievodca úpravou parametrov

Ak sa vyskytne deformácia, použite tento orientačný sprievodca na úpravu okna procesu (s cieľom dosiahnuť najnižší vstup tepla na jednotku dĺžky rezu):

• Príznak: Vlnenie alebo vyklenutie materiálu v nástenke —— Zvýšte rýchlosť v rámci okna úplného rezu; znížte priemerný výkon; zväčšte vzdialenosť medzi sekvenciami.

• Príznak: Odchýlka pozdĺž dlhých hrán —— Zvýšiť rýchlosť; znížiť špičkový výkon; pridať prestávky medzi prechodmi.

• Príznak: Zaoblenie alebo popálenie rohov —— Použiť ovládanie rohov alebo znížiť výkon; postupne spomaliť zmenu rýchlosti.

• Príznak: Skreslenie jemných prepážok —— Znovu usporiadať rozmiestnenie (nest) tak, aby sa prepážky režali ako posledné; pridať mikrospojky; znížiť výkon a zvýšiť rýchlosť pri rezaní prepážok.

Často kladené otázky

Je deformácia znamením nedostatočného výkonu alebo nesprávneho zarovnania môjho vláknového laseru?

Zvyčajne nie je ani jedno. Deformácia pri materiáloch hrúbky 0,5–2 mm je predovšetkým ovplyvnená vyvážením tepla a poradím rezania v rozmiestnení (nest). Dokonale zarovnaný stroj s nevhodne navrhnutým poradím rezania a bez mikrospojok stále spôsobí zakrivenie tenkých dielov.

Dá sa deformácia tenkého plechu úplne odstrániť?

Nie. Niektoré posuny sú nevyhnutné, keď rezaním uvoľníme zostatkové napätie zachytené v pôvodnom plechu. Realistickým cieľom je držať deformáciu striktne v rámci tolerancií dielu pomocou mikrospojok, optimalizovaného poradia rezania a zníženého tepelného vstupu.

Spomaľujú mikrospojky výrobu príliš veľmi?

Prispievajú malým množstvom reznej dĺžky a jednoduchým krokom odstránenia spojov, čo sa ľahko vráti výrazným znížením odpadu a poškodenia pri manipulácii. Niekoľko dobre umiestnených spojov je oveľa lacnejšie ako celá dávka vykrivených dielov.

Mali by som prejsť z kyslíka na dusík pri rezaní tenkého nízkouhlíkového ocele?

Záleží na vašich požiadavkách na kvalitu. Pomocný kyslík pridáva reakčné teplo, čo spôsobuje väčšiu deformáciu. Inertný dusík pod vysokým tlakom poskytuje plochejší výrobok a jasný, oxidový okraj – za vyššie náklady na plyn a potenciálne nižšiu rýchlosť. Pred rozhodnutím o sériovej výrobe oboje otestujte na vašej konkrétnej hrúbke materiálu.

Ste pripravení optimalizovať rezanie tenkých plechov laserom?

Tenké plechy sú veľmi citlivé na chyby pri nastavovaní, avšak ak raz zladíte proces, stávajú sa najrýchlejšou a najvýnosnejšou úlohou, ktorú môže váš vláknový laser vykonávať.

Pre presné komponenty z plechu – ako sú kryty, upevňovacie prvky, panely a skrinky v rozsahu hrúbky 0,5–2 mm – je úspech závislý od vysokokvalitného lúča pri nízkej výkonnosti, dodávky plynu pod vysokým tlakom a pokročilého softvéru na rozmiestňovanie.

Porozprávajte sa s inžinierom pre aplikácie
Pošlite nám triedy materiálov, rozsah hrúbok a najprísnejšie tolerancie rovnosti povrchu. Náš inžiniersky tím preštuduje váš technologický okruh a zabezpečí vzorkové rezy z vášho vlastného materiálu.