Das Entstehen von Graten beim Laserschneiden beeinträchtigt nicht nur die Präzision und Optik der Werkstücke, sondern erhöht auch die Kosten für nachfolgende Schleifprozesse. Um eine gratfreie Verarbeitung zu erreichen, ist eine gemeinsame Steuerung mehrerer Dimensionen wie Geräteparameter, Materialeigenschaften und Prozessoptimierung erforderlich. Die spezifischen Methoden sind wie folgt:
1. Passen Sie die Laserparameter genau an, um die Energieabgabe zu steuern
Die Rationalität der Laserparameter ist entscheidend für die Vermeidung von Graten. Erstens,Die Laserleistung muss an die Materialstärke angepasst werden: Unzureichende Leistung führt dazu, dass das Material unvollständig geschnitten wird und nicht-verschmolzenes Metall in Form von Graten zurückbleibt. Übermäßige Leistung kann zu einem Überschmelzen des Materials führen und das abgekühlte flüssige Metall bildet knötchenförmige Grate. Wenn beispielsweise kohlenstoffarmer Stahl mit einer Dicke von 1–3 mm geschnitten wird, wird die Leistung normalerweise auf 1500–3000 W eingestellt, während für dicke Bleche von 5–10 mm die Leistung auf 3000–6000 W erhöht werden muss.
Zweitens,Passen Sie die Schnittgeschwindigkeit und -frequenz an: Eine zu langsame Geschwindigkeit verlängert die Bestrahlungszeit des Lasers auf dem Material, erweitert die Wärmeeinflusszone und führt leicht zu Graten an den Kanten. Eine zu hohe Geschwindigkeit führt zu einem unvollständigen Schnitt. Im Allgemeinen sind dünne Platten für hohe Geschwindigkeiten und hohe Frequenzen geeignet (z. B. beträgt die Geschwindigkeit für 1–2 mm dicke Stahlplatten 10–15 m/min und die Frequenz 5000–10000 Hz), während dicke Platten eine niedrigere Geschwindigkeit und niedrigere Frequenz erfordern (z. B. beträgt die Geschwindigkeit für 8 mm dicke Stahlplatten 1–3 m/min und die Frequenz 1000–3000 Hz).
Zusätzlich,Optimieren Sie die Fokusposition: Ein zu tiefer Fokus verteilt die Energie, was zu einer ungleichmäßigen Breite der oberen und unteren Teile des Schnitts führt und leicht Grate an der Unterseite hinterlassen kann; Ein zu flacher Fokus führt zu einem übermäßigen Schmelzen der Oberfläche. Beim Schneiden von Metallen sollte der Fokus in der Regel 0,5-1mm unter der Materialoberfläche liegen, bei nichtmetallischen Materialien kann er entsprechend nach oben verschoben werden.
2. Hilfsgase sinnvoll auswählen, um den Schlackenentfernungseffekt zu verbessern
Hilfsgase spielen beim Laserschneiden eine Rolle beim Wegblasen von Schlacke und beim Kühlen des Werkstücks. Ihre Art, ihr Druck und ihre Strömung wirken sich direkt auf die Gratbildung aus.Für Eisenmetalle wie Kohlenstoffstahl wird Sauerstoff als Hilfsgas bevorzugt: Sauerstoff kann oxidativ mit dem Metall reagieren und zusätzliche Wärme freisetzen, um das Schneiden zu unterstützen. Gleichzeitig kann Hochdrucksauerstoff schnell Schlacke wegblasen, um Rückstände zu reduzieren. Allerdings muss der Sauerstoffdruck kontrolliert werden, im Allgemeinen zwischen 0,3 und 0,8 MPa. Ein zu niedriger Druck führt zu einer unvollständigen Schlackenentfernung und ein zu hoher Druck führt leicht zu einer übermäßigen Oxidation der Schnittkante und zur Bildung von Graten.
Beim Schneiden von Nichteisenmetallen wie Edelstahl und Aluminiumlegierungen sollten Inertgase wie Stickstoff verwendet werden: Inerte Gase können durch hohen Druck die Materialoxidation verhindern und Schlacke aus dem Schnitt blasen. Der Stickstoffdruck ist normalerweise höher als der von Sauerstoff (0,5-1,2 MPa), insbesondere bei dicken Platten. Es ist notwendig, einen stabilen Gasfluss sicherzustellen, um Schlackenrückstände aufgrund von Druckschwankungen zu verhindern. Darüber hinaus müssen Durchmesser und Abstand der Gasdüse übereinstimmen. Ein zu kleiner Düsendurchmesser führt zu Druckverlust, ein zu großer führt zu Gasdiffusion. Es wird empfohlen, je nach Materialstärke eine Düse mit einem Durchmesser von 1,5–3 mm auszuwählen und den Abstand zwischen Düse und Werkstück bei 0,5–2 mm zu halten.
3. Materialien vorverarbeiten, um die Auswirkungen inhärenter Mängel zu reduzieren
Der Zustand des Materials selbst ist die Grundlage für eine gratfreie Verarbeitung.Stellen Sie sicher, dass die Oberfläche des Rohmaterials eben und frei von Oxidschichten ist: Bei rostigen oder mit Zunder bedeckten Metallplatten absorbiert die Oxidschicht beim Laserschneiden einen Teil der Energie, was zu einer ungleichmäßigen Schnitttemperatur führt und leicht Grate verursacht. Vor der Bearbeitung kann die Oxidschicht durch Schleifen, Beizen usw. entfernt werden oder es können Platten mit qualifizierter Oberflächenqualität ausgewählt werden.
Kontrollieren Sie die Materialdickentoleranz: Wenn die Dickenabweichung von Materialien in derselben Charge 0,1 mm überschreitet, wird es für die Laserenergie schwierig, gleichmäßig auf das Material einzuwirken. Die dünnen Teile neigen dazu, zu stark zu schmelzen, und die dicken Teile neigen dazu, Grate zu hinterlassen. Daher ist es notwendig, qualitativ hochwertige Materialien mit geringer Dickentoleranz auszuwählen und vor dem Schneiden Stichproben der Plattendicke durchzuführen. Darüber hinaus muss bei beschichteten Materialien (z. B. verzinkten Blechen) vorab geprüft werden, ob die Beschichtung hochtemperaturbeständig ist, um zu verhindern, dass durch das Verbrennen oder Schmelzen der Beschichtung Grate entstehen und am Schnitt haften bleiben.
4. Warten Sie die Ausrüstung regelmäßig, um einen stabilen Betrieb sicherzustellen
Der gute Zustand der Geräte ist die Voraussetzung für eine kontinuierliche gratfreie Bearbeitung.Reinigen Sie den Fokussierungsspiegel und die Düse: Wenn die Oberfläche des Fokussierspiegels mit Staub oder Metallspritzern verunreinigt ist, führt dies zu einer Verschiebung des Laserenergiefokus und einer Verringerung der Schneidfähigkeit. Eine Verstopfung der Düse beeinträchtigt die Durchflussrate und den Druck des Hilfsgases und schwächt den Schlackenentfernungseffekt. Es wird empfohlen, den Fokussierspiegel täglich vor dem Betrieb mit einem speziellen Reinigungsmittel abzuwischen und die Düse jede Woche zum Ausbaggern und Reinigen zu zerlegen.
Überprüfen Sie die Genauigkeit der Führungsschiene und des Übertragungssystems: Durch Verschleiß der Führungsschiene oder Lockerheit von Übertragungskomponenten weicht der Schneidkopf von der Laufschiene ab, was zu Schrägschnitten und damit zu Graten führt. Es ist notwendig, die Führungsschiene regelmäßig zu schmieren, jeden Monat den festen Sitz von Getriebekomponenten wie Zahnrädern und Riemen zu prüfen und sicherzustellen, dass sich der Schneidkopf reibungslos bewegt und genau positioniert ist. Darüber hinaus ist die regelmäßige Kalibrierung des Laserstrahlengangs zur Gewährleistung der Vertikalität des Laserstrahls und der Genauigkeit der Fokuspunktposition eine wichtige Maßnahme zur Vermeidung von Graten.
5. Prozessoptimierung für Sonderwerkstoffe
Für stark reflektierende Materialien (wie Kupfer- und Aluminiumlegierungen) oder Materialien mit hoher -Härte (wie Titanlegierungen) müssen gezielte Prozesse eingeführt werden. Beim Schneiden stark reflektierender Materialien können grüne oder blaue Lasergeneratoren (mit höherer Absorptionsrate für kurzwellige Laser) verwendet werden. Außerdem kann die Schnittgeschwindigkeit verringert und die Spitzenleistung erhöht werden, um durch Energiereflexion verursachte unvollständige Schnitte zu reduzieren. Beim Schneiden von Materialien mit hoher{4}}Härte kann der gepulste Lasermodus eingesetzt werden, um das Material mit Hochfrequenzimpulsen sofort zu durchdringen und so thermische Verformungen und Grate zu vermeiden, die durch die langfristige Einwirkung von kontinuierlichen Lasern verursacht werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Erzielung einer gratfreien Bearbeitung mit Laserschneidmaschinen ein systematisches Projekt ist. Es ist notwendig, Parameter genau anzupassen, Hilfsprozesse in Kombination mit Materialeigenschaften zu optimieren und bei der Gerätewartung gute Arbeit zu leisten, um glatte und flache Schnitte zu erzielen und gleichzeitig die Schneideffizienz sicherzustellen.
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