Как избежать заусенцев при лазерной резке листового металла?

Посетители технических выставок заглядывают в зеленоватые окна 20-киловаттных волоконных лазерных станков, просто чтобы убедиться, что то, что они видели на экранах телевизоров, было правдой. Но, по правде говоря, их разговоры сосредоточены не столько на скорости, сколько на том, насколько чистыми были края вырезанных деталей после такой высокой скорости лазерной резки.

Удаление заусенцев остается «ахиллесовой пятой» производительности для таких операций, как штамповка и гибка. Изготовитель может глубоко погрузиться в автоматизацию, автоматизируя укладку деталей после резки и автоматическую гибку с помощью листогибочного пресса, фальцовщика или панелегиба. В промежутках между этим часто кто-то вручную сортирует и подает заготовки, требующие удаления заусенцев. Некоторые производственные цеха полагаются на оператора лазера, который определяет, какие заготовки нуждаются в удалении заусенцев, а какие нет, в зависимости от качества кромки и требований к работе.

На рынке появляются машины для удаления заусенцев с роботизированной подачей, поэтому становятся доступны автоматизированные варианты. Тем не менее, лучшим решением будет с самого начала получить кромку без заусенцев.

Лазерный луч, вспомогательный газ и материал

Современные волоконные лазерные лучи предлагают различные профили плотности мощности, а также колебательные шаблоны для получения более качественных кромок. Новые смеси вспомогательных газов также помогают улучшить края. Однако вместе со всеми этими новыми технологиями, это помогает понять, что именно делает режущую кромку без заусенцев. Заусенцы или окалина возникают, когда расплавленный металл из прореза затвердевает до того, как его можно удалить.

Все сводится к знанию того, как взаимодействуют вспомогательный газ, луч (включая его фокус) и материал. Фокусное пятно, расположенное слишком высоко по толщине материала, оставляет шлак - металл плавится и пытается «вытечь», но затем «застывает» у дна, прежде чем вспомогательный газ успевает «выдуть» его оттуда. Когда фокусное пятно расположено слишком низко в металле — это может привести к снижению скорости резания и образованию окалины. Погруженный глубоко в прорез фокус, плавит много материала, который, опять же, вспомогательному газу трудно вовремя «выдуть», прежде чем он «застынет» на месте в нижней части реза.

Точка фокусировки — это только часть уравнения; другая часть - вспомогательный газ. С появлением азота и сверхмощных лазеров в цеху все больше предприятий, чем когда-либо, полагаются на вспомогательный газ в виде азота для резки, а не на оксиды, оставшиеся после кислородной резки. Некоторые теперь используют смесь вспомогательных газов, такую как азот с примесью кислорода, в то время как третьи используют сверхсухой цеховой воздух (опять же, азот с примесью кислорода). Конкретные вспомогательные газы дают определенные результаты, но идея состоит в том, чтобы повысить температуру в месте реза, чтобы дать время чтобы удалить расплавленный металл, в результате чего получается чистый край реза или, по крайней мере, достаточно чистый, чтобы не требовалось удаление заусенцев. Некоторые сообщают, что такие смеси устраняют так называемые заусенцы даже в таких восприимчивых к окалине материалах, как алюминий.

Все это взаимодействует также со скоростью резания. Например, газовая смесь может повысить температуру до определенной точки, но замедление скорости резки также повышает температуру, иногда до чрезвычайной степени. Слишком сильно замедлите движение, и лазер начнет абляцию или испарение металла, что, в свою очередь, нарушит динамику потока вспомогательного газа, что снова приведет к образованию окалины. В этом случае увеличение скорости резки немного снижает нагрев и результирующую абляцию, позволяя вспомогательному газу течь, как и предполагалось, через разрез.

Конструкции сопел для лазера также играют важную роль, равно как и постоянство потока газа по всей системе и, конечно же, общее техническое обслуживание системы. В наши дни высокой мощности лазера постоянная очистка «реек» стала важнее, чем когда-либо. Мощный волоконный лазер может резать чрезвычайно быстро, пока отрезанный кусок не приварится к шершавым рейкам — головоломка, которая становится еще более проблематичной в автоматизированных условиях.

Машины для снятия заусенцев с плоских деталей, конечно же, никогда не уступят «ручной обработке». Некоторые детали должны иметь определенную зернистость. Некоторым деталям требуются микровыступы для обеспечения стабильности резки, особенно в приложениях для вырубки с перемещением листа, таких как штамповка и комбинированные станки для штамповки и лазерной резки. В некоторых применениях требуются закругленные края, которые лазер просто не может создать. И некоторые геометрические формы деталей просто сложны для идеальной резки любым лазером.

Выводы

В любом случае, чем более предсказуемой становится лазерная резка, тем лучше. Чрезвычайно быстрая резка — это здорово, но «дюймы в минуту» остаются лишь частью головоломки эффективности. Резка без заусенцев — это еще одна такая часть. Еще одним является резка лазером качественного, плоского листа, который после резки не деформируется и не деформируется, требуя выравнивания деталей, а это еще один второстепенный процесс.

Заготовка в цехе изготовления металлоконструкций требует компромиссов. Иногда удаление заусенцев и выравнивание детали просто неизбежно. Тем не менее, все больше операций продолжают комплексно рассматривать резку. Их не беспокоит, сколько дюймов срезается в минуту. Они беспокоятся о том, сколько деталей можно аккуратно разрезать, сложить и транспортировать на гибку или на любой другой следующий процесс. В этом смысле резка действительно не является «завершенной», пока следующий основной процесс — будь то гибка, сварка, нанесение покрытия или что-то еще — не сможет взять эти вырезанные детали и запустить их.