Sechs häufige Probleme und Lösungen der Faserlaserschneidmaschine
1. Laserschneid- und Perforationstechnologie
Beim Warmschneiden ist es, abgesehen von wenigen Fällen, in denen direkt von der Blechkante geschnitten werden kann, in der Regel erforderlich, vorab ein Startloch in das Blech zu bohren. Bei Faserlaserschneidmaschinen ohne Stanzvorrichtung werden hauptsächlich die folgenden zwei Perforationsverfahren eingesetzt:
- Pulsperforation
Prinzip: Ein gepulster Laser mit hoher Spitzenleistung schmilzt oder verdampft geringe Materialmengen. Luft oder Stickstoff wird üblicherweise als Hilfsgas verwendet, dessen Druck unter dem Sauerstoffdruck beim Schneidprozess liegt, um die durch exotherme Oxidation verursachte Porenausweitung zu reduzieren. Jeder Puls erzeugt lediglich winzige Partikelstrahlen, die allmählich in das Material eindringen.
Eigenschaften:
Der Perforationsdurchmesser ist kleiner und die Qualität besser als bei einer Sprengperforation.
Die Perforationszeit für dicke Platten ist relativ lang und beträgt in der Regel einige Sekunden.
An Laser werden hohe Anforderungen gestellt, die eine hohe Ausgangsleistung sowie gute Strahlzeit- und räumliche Eigenschaften erfordern.
Für eine präzise Steuerung von Gasart, Druckumschaltung und Perforationszeit ist ein zuverlässiges Gaswegregelungssystem erforderlich.
Optimierung der Übergangstechnologie: Um beim Übergang von statischer Pulsperforation zum kontinuierlichen Schneiden mit konstanter Geschwindigkeit qualitativ hochwertige Schnitte zu erzielen, wird in der industriellen Fertigung ein reibungsloser Übergang hauptsächlich durch die Anpassung der mittleren Laserleistung erreicht. Zu den konkreten Methoden gehören die Änderung der Pulsdauer, der Pulsfrequenz oder beider Parameter gleichzeitig. Die Praxis hat gezeigt, dass die gleichzeitige Änderung von Pulsdauer und -frequenz die besten Ergebnisse liefert.
- Explosionsdurchschlag
Prinzip: Nach kontinuierlicher Laserbestrahlung bildet sich in der Mitte des Materials eine Vertiefung, aus der dann das geschmolzene Material durch einen mit dem Laserstrahl koaxialen Sauerstoffstrom schnell entfernt wird, wodurch ein Loch entsteht.
Eigenschaften:
Die Öffnungsgröße hängt von der Plattendicke ab, wobei der durchschnittliche Durchmesser etwa der Hälfte der Plattendicke entspricht.
Die Perforationslöcher dickerer Platten sind größer und haben eine nicht kreisförmige Form, was zu größeren Spritzern führt.
Nicht geeignet für Teile mit hohen Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit, wird üblicherweise nur für Abfall- oder unkritische Bereiche verwendet.
Der für die Perforation verwendete Sauerstoffdruck ist derselbe wie der für das Schneiden.
2. Analyse der Verformung kleiner Löcher beim Schneiden und Bearbeiten
Dieses Problem tritt hauptsächlich dann auf, wenn Hochleistungslaserschneidmaschinen kleine Löcher bearbeiten, deren Durchmesser kleiner als die Plattendicke ist.
Ursachenanalyse: Wendet die Werkzeugmaschine bei der Bearbeitung kleiner Löcher die Impulsperforation (weiche Durchdringung) an, so konzentriert sich die Laserenergie zu stark auf einen kleinen Bereich, wodurch der nicht bearbeitete Bereich verbrennt. Dies führt zu einer Verformung der Lochform und beeinträchtigt die Bearbeitungsqualität.
Lösung:
Hochleistungslasermaschine: Im Bearbeitungsprogramm von Impulsperforation (weiche Durchdringung) auf explosive Perforation (gewöhnliche Durchdringung) umstellen.
Lasermaschine mit niedriger Leistung: Im Gegenteil, zur Erzielung einer besseren Oberflächenglätte sollte die Pulsperforation eingesetzt werden.
3. Lösung für das Problem von Graten an Werkstücken beim Laserschneiden von kohlenstoffarmem Stahl
Gemäß dem Funktionsprinzip des Laserschneidens sind die Hauptursachen und Gegenmaßnahmen für Grate folgende:
Falsche Fokusposition: Führen Sie einen Fokuspositionstest durch und korrigieren Sie die Auf- und Ab-Positionen entsprechend der Abweichung.
Unzureichende Laserausgangsleistung: Prüfen Sie, ob der Lasergenerator ordnungsgemäß funktioniert; falls ja, prüfen Sie den Ausgabewert des Steuerknopfes und passen Sie ihn entsprechend an.
Schneidbandgeschwindigkeit zu niedrig: Erhöhen Sie die Schnittbandgeschwindigkeit entsprechend in der Betriebssteuerung.
Unzureichende Reinheit des Schneidgases: Hochwertiges Schneidgas bereitstellen.
Laserfokus-Offset: Fokusposition erneut prüfen und gegebenenfalls anpassen.
Instabiler Betrieb der Werkzeugmaschine: Wenn die Werkzeugmaschine zu lange läuft und instabil wird, muss sie abgeschaltet und neu gestartet werden.
4. Analyse der beim Laserschneiden von Edelstahl- und Aluminium-Zink-beschichteten Platten entstandenen Werkstückgrate.
Schwierigkeit: Wenn sich an solchen Materialien Grate bilden, lässt sich das Problem nicht einfach durch Erhöhen der Schnittgeschwindigkeit lösen, da eine zu hohe Geschwindigkeit dazu führen kann, dass das Blech nur schwer durchgeschnitten werden kann, insbesondere bei der Bearbeitung von aluminium-zinkbeschichteten Blechen.
Lösung: Es ist notwendig, weitere Faktoren der Werkzeugmaschine umfassend zu berücksichtigen, wie z. B. zu prüfen, ob die Düse ausgetauscht werden muss und ob die Bewegung der Führungsschiene stabil ist, und eine systematische Untersuchung und Justierung durchzuführen.
5. Analyse des unvollständigen Laserschnitts im Durchschnittszustand
Zu den Hauptgründen für eine instabile Verarbeitung, die zu unvollständigem Schneiden führt, gehören:
Falsche Düsenwahl: Die gewählte Düse des Laserkopfes passt nicht zur Dicke der zu bearbeitenden Platte.
Zu hohe Schnittgeschwindigkeit: Die Schnittgeschwindigkeit muss kontrolliert und reduziert werden.
Großer Fehler in der Fokusposition: Eine ungenaue Düsenerfassung führt zu einer übermäßigen Abweichung der Laserfokusposition, was eine erneute Überprüfung der Düsenerfassungsdaten erforderlich macht (dieses Problem tritt am ehesten beim Schneiden von Aluminium auf).
6. Lösung für abnormale Funkenbildung beim Schneiden von kohlenstoffarmem Stahl
Ungewöhnliche Funkenbildung kann die Oberflächenglätte der Werkstücke beeinträchtigen. Sind alle anderen Parameter normal, sollten folgende Aspekte überprüft werden:
Düsenverschleiß: Die Düse des Laserkopfes (Düse) ist verschlissen und sollte zeitnah ausgetauscht werden. Ist keine neue Düse verfügbar, kann der Schneidgasdruck vorübergehend erhöht werden.
Lose Verbindung: Das Gewinde an der Verbindung zwischen Düse und Laserkopf ist locker. In diesem Fall muss der Schneidvorgang sofort unterbrochen, der Verbindungsstatus des Laserkopfes überprüft und das Gewinde nachgezogen werden.