Laserno rezanje tankih plošč iz kovine: kako preprečiti ukrivljanje in toplotno deformacijo

Tanka plošča iz kovine je tista, pri kateri se vlaknasti laser zdi najbolj zmogljiv in hkrati najmanj predvidljiv. Pri mehki jekleni, nerjavnem jeklu ali aluminiju debeline 0,5–2 mm hitri cikli naredijo debelejše plošče počasnejše – dokler del ni na pregledu vidno ukrivljen ali se med rezanjem v mreži ne dvigne s podpornih palic.

Temeljni vzrok redko leži v napravi. Tanka plošča ima skoraj nič toplotne mase in zelo omejeno pot za odvajanje toplote. Ožji rezalni žlebi, krajši cikli in hitri prehodi neprestano vnašajo energijo v kovino, ki je ne more dovolj hitro razpršiti.

Ukrivljanje (izravnovesna izvijenost) in toplotna deformacija (lokalno skrčenje) sta izziva pri uravnoteženju procesa. Ta celovit vodnik obravnava preizkušene protomere – od mikrospojev in strategij prebijanja do izbire pomožnega plina in zaporedja parametrov.

Zakaj se tanke plošče deformirajo: tri mehanizmi

Ugotavljanje, kateri mehanizem prevladuje pri vašem rezu, vam pove, katero protomero najprej uporabiti.

Obnašanje materiala pri tankih debelinih listov

Pri tankih debelinah se materiali obnašajo zelo različno glede na zlitino. Kovine z nizko prevodnostjo energijo koncentrirajo v rezu, kar je odlično za kakovost reza, a težko za deformacije. Kovine z visoko prevodnostjo predgrejejo okoliški list.

• Mehka / ogljikova jeklena plošča (zmerna do visoka nagnjenost k izkrivljanju): Pazite na dodatno oskrbo z kisikom. Eksotermna reakcija dodaja intenzivno toploto že tanekemu delu.

• Nerjavnega jekla – 304 / 316 (visoka nagnjenost k izkrivljanju): Nizka toplotna prevodnost omeji toploto na lokalnem območju, kar pomeni, da se strdki in izkrivljanje pogosto pojavita skupaj.

• Aluminij (srednja nagnjenost, težko obnovljivo): Prevodnost razprši toploto v mrežo, a aluminija ni mogoče enostavno izravnati, ko se enkrat upogne.

• Prelito / cinkano jeklo (visoka nagnjenost): Prelivi spreminjajo absorpcijo laserskega žarka in sproščajo hlape neposredno v rez.

Razporeditev delov in mikro-vezave: ohranjanje delov priklopljenih

Najučinkovitejši ukrep za preprečevanje premikanja je preprečiti ločitev dela, dokler ni rezanje končano del, ki je še vedno povezan s skeletom, se ne more vrteti, skakniti ali padniti v posteljo.

• Mikro-tesni spoji (zatiči / mostovi): Pustite majhen neporezan vezič, ki omogoča ročno ravnanje, se čisto prelomi z roko brez trgajočih robov in dodaja minimalno toploto.

Priporočeni začetni parametri za mikro-tesne spoje

• debelina 0,5–0,8 mm: širina spoja ~0,2–0,4 mm | 3–4 spoji na delu (na dolgih robovih in vogalih)

• debelina 0,8–1,2 mm: širina spoja ~0,4–0,6 mm | 3–5 spojev na delu (okoli oboda, nikoli le na eni strani)

• debelina 1,2–2,0 mm: širina spoja ~0,5–0,8 mm | 4–6 spojev na delu (tudi blizu ozkih rebrih in žlebov)

Pravila za rezanje, ki imajo pomembnost:

1. Notranjost pred zunanjostjo: Režite luknje, žlebove in notranje profili, dokler je del še popolnoma podprt.

2. Ločite sosednje dele v času in prostoru: Profili, ki jih režemo enega za drugim, osredotočijo toploto na pregradni del med njimi.

3. Zaščitite skelet: Zelo tanke mreže ohranite na neurezanem obodu ali debelejšem zunanjem tiru.

4. Zunanji rob nazadnje: To je prehod, ki sprosti ostankovo napetost.

Strategije za preboj in vstopno rezanje pri tankih materialih

Prikol je nepremična točka polne vhodne energije. Pri tankih ploščah najmanjša območja vpliva toplote je tisto, ki ga sploh ne naredite.

• Začetek na robu: Najbolj učinkovit, kadar so deli razporejeni ob robu plošče (pusti odprt znak za vstop).

• Prikol v odpadnem območju: Privzeta izbira za proizvodne naborje tankih plošč (zahteva podporo za prikol izven dela v vašem CAM-programu).

• Pulsirajoč / počasen prikol: Idealen, kadar prikol izven dela ni mogoč; poveča ciklusni čas za majhen delež, a preprečuje poškodbe zaradi pretiranega tlaka.

• Prikol s polno močjo: Samo za debelejši konec obsega (pri 0,5–1 mm povzroča prikol s polno močjo hudo deformacijo).

Nasveti za oblikovanje vodilnih rezov:

• Ohranite vodilne reze kratek . Dolgi, poševni vodilni rezi, ki so namenjeni 6 mm debelim ploščam, povzročajo nepotrebno dodatno toploto pri 1 mm debelih materialih.

• Približajte se od strani odvečkov . Oznaka vodilnega reza znotraj končanega profila je trajna napaka.

• Izhodni rez in dvig iz konture izvedite pred tem, ko se žarek ustavi – nikoli ne zadržujte žarka nad že prerezano površino ali nad nepodprtim razponom.

Pomožni plin: izmet taline, hlajenje in vnos toplote

Pomožni plin ima dve nalogi pri tankih materialih: izmet taline in hlajenje rezne sredice ta druga naloga naredi izbiro plina ključno za preprečevanje deformacije.

Opomba: Preverite tlake v skladu s specifikacijami proizvajalca vaše naprave – tlak na regulatorju ni dejanski tlak izpihočnega šobka med rezanjem. Zagotovite popolnoma čist in suh dovod plina za zaščito optike.

Hitri vodnik za prilagajanje parametrov

Če opazite deformacijo, uporabite ta usmerjeni vodnik za prilagajanje okna procesa (z namenom doseči najnižji vnos toplote na enoto dolžine reza):

• Simptom: Ukrivljanje ali valovanje v rezalnem vzorcu —— Povečajte hitrost znotraj okna popolnega reza; zmanjšajte povprečno moč; povečajte razdaljo med zaporednimi rezmi.

• Simptom: Odmikanje ob dolgih robovih —— Povečajte hitrost; zmanjšajte najvišjo moč; vstavite premore med prehodi.

• Simptom: Zaokroževanje ali izgorevanje vogalov —— Uporabite nadzor vogalov ali zmanjšano moč; spremembe hitrosti počasneje znižujte.

• Simptom: Deformacija tankih povezav —— Ponovno razporedite rezalni načrt tako, da se povezave režejo nazadnje; dodajte mikrospoje; zmanjšajte moč in povečajte hitrost pri rezanju povezav.

Pogosta vprašanja

Ali je ukrivljanje znak, da je moj laserski rezalnik z vlakni podmočen ali napačno poravnan?

Običajno ne. Ukrivljanje pri materialih debelih 0,5–2 mm je predvsem posledica toplotnega ravnovesja in zaporedja rezalnega načrta. Popolnoma poravnana naprava z napačno zaporedjem rezalnega načrta in brez mikrospojev še vedno povzroči ukrivljanje tankih delov.

Ali se ukrivljanje tankih listov lahko popolnoma odpravi?

Ne. Določeno gibanje je neizogibno, saj pri rezanju sproščamo ostankovo napetost, ki je bila zaklenjena v izvirnem listu. Realističen cilj je omejiti deformacijo strogo znotraj dopustnih odmikov za del z uporabo mikrospojev, optimiziranega zaporedja in zmanjšanega toplotnega vhoda.

Ali mikrospoji zavirajo proizvodnjo preveč?

Dodajo nekoliko večjo dolžino rezanja in preprost korak odstranjevanja ploščic, kar se zlahka izplača z zmanjšanjem odpadkov in poškodb pri rokovanju. Nekaj dobro postavljenih spojev je veliko cenejše kot celotna serija ukrivljenih delov.

Ali naj preidem s kisika na dušik za rezanje tankih plošč iz mehkega jekla?

To je odvisno od vaših zahtev glede kakovosti. Pomoč z kisikom doda reakcijsko toploto, zaradi katere pride do večje deformacije. Inertni dušik pod visokim tlakom zagotavlja bolj ravne dele in sijajni, brezoksidni rob – vendar ob višji stroškovni porabi plina in morda nižji hitrosti. Pred odločitvijo za serijsko izdelavo obeh načinov preizkusite na vaši specifični debelini materiala.

Ste pripravljeni optimizirati rezanje tankih plošč z laserskim žarkom?

Tanka plošča ne dopušča napak pri nastavitvi, a ko enkrat prilagodite proces, postane najhitrejša in najdonosnejša naloga za vašo vlakneno laserko.

Za natančne komponente iz ploščatega kovinskega materiala – kot so ohišja, nosilci, plošče in omarice z debelino med 0,5 in 2 mm – je za uspeh potrebna visokokakovostna laserska žarka pri nizki moči, dobava plina pod visokim tlakom ter napredna programska oprema za razporejanje.

Pogovorite se z inženirjem za aplikacije
Pošljite nam razrede vašega materiala, obseg debeline in najstrožje tolerance ravni površine. Naš inženirski tim bo pregledal vaše procesne meje in organiziral vzorčne rezine na vašem lastnem materialu.