Wie man den beim Laserschneiden von Metall entstehenden Grat beseitigt

Die beim Laserschneiden von Blechen entstehenden Grate sind ein häufiges Problem und deuten in der Regel auf einen suboptimalen Schneidprozess hin. Um dieses Problem systematisch zu beheben, müssen verschiedene Faktoren wie Ausrüstung, Material, Prozessparameter und Hilfsgase überprüft und angepasst werden.

Kernoptimierungsrichtung und spezifische Maßnahmen

1. Prozessparameter optimieren (für Kohlenstoffstahl und andere Werkstoffe)

• Laserleistung: Unzureichende Leistung ist eine der Hauptursachen für Gratbildung. Durch eine angemessene Erhöhung der Leistung kann das Metall vollständig aufgeschmolzen werden. Es ist jedoch zu beachten, dass eine zu hohe Leistung zum Verbrennen der Platte oder zum Anhaften von Schlacke führen kann.
• Schnittgeschwindigkeit: Ist die Geschwindigkeit zu hoch, reicht die Laserenergie nicht aus, das Material schmilzt nicht vollständig und wird durch den Luftstrom in Grate umgewandelt. Ist die Geschwindigkeit zu niedrig, kommt es zu starkem Verbrennen und Schlackenbildung. Stellen Sie die optimale Geschwindigkeit entsprechend der Leistung und der Blechdicke ein. Testen Sie die Parameter in der Regel vorab. Fokusposition: Eine falsche Fokussierung führt zu einer unzureichenden Energiedichte. Führen Sie Fokustests durch, um die optimale Position für die jeweilige Blechdicke zu finden (beim Schneiden von Kohlenstoffstahl liegt der Fokus üblicherweise auf der Blechoberfläche oder etwas darunter).

2. Sicherstellen, dass sich das Hilfsgas in optimalem Zustand befindet (der wichtigste Faktor).

• Gasart und Reinheit:
• Beim Schneiden von Kohlenstoffstahl ist hochreiner Sauerstoff (≥ 99,95 %) erforderlich. Sauerstoff ist an der exothermen Reaktion beteiligt und trägt so zum Verbrennen und Abtransport der Schlacke bei. Unzureichende Reinheit beeinträchtigt die Schnittqualität und die Oxidschichtbildung im Schnittgut erheblich.

Zum Schneiden von Edelstahl und Aluminium sollte hochreiner Stickstoff (≥ 99,99 %) oder Argon verwendet werden. Um ein oxidationsfreies Schneiden zu gewährleisten, muss das flüssige Metall mit Hochdruckgas weggeblasen werden. Verunreinigtes Gas führt zu Schlackenbildung am Boden.

• Gasdruck:
• Beim Schneiden von Kohlenstoffstahl (mit Sauerstoff) sollte der Druck nicht zu hoch sein (üblicherweise 0,8–2 bar). Zu hoher Druck kühlt zwar den Schnitt, verringert aber die Effizienz der Verbrennungsreaktion und führt zur Gratbildung.
• Schneiden von Edelstahl/Aluminium (mit Stickstoff): Der Druck muss ausreichend hoch sein (üblicherweise 10–20 bar, abhängig von der Blechdicke). Unzureichender Druck ist die häufigste Ursache für gratfreies Schneiden, und das geschmolzene Metall kann nicht vollständig abgeführt werden.
• Düsenstatus:
• Prüfen Sie, ob die Düse beschädigt oder durch Spritzer verstopft ist. Eine abgenutzte Düse kann Turbulenzen im Luftstrom verursachen.
• Prüfen Sie, ob der Düsenlochdurchmesser zur Plattendicke und zum Gasdruck passt. Dicke Platten erfordern in der Regel Düsen mit größerer Öffnung.
• Kalibrieren Sie die Konzentrizität der Düse und des Laserkopfes. Abweichungen in der Konzentrizität führen zu Gasaustritt und Graten auf einer Seite.

3. Gerätezustand prüfen und instand halten

• Reinigung der optischen Linsen: Verschmutzungen des Schutz- und Fokussierspiegels beeinträchtigen die Laserleistung und Strahlqualität erheblich. Überprüfen und reinigen oder ersetzen Sie die Linsen regelmäßig.
• Strahlqualität: Regelmäßige Strahlkalibrierung, um sicherzustellen, dass der optische Pfad korrekt ist und der Fokus abgerundet ist.
• Stabilität der Ausrüstung: Prüfen Sie, ob die Führungsschiene und das Getriebe der Werkzeugmaschine stabil sind und ob bei Vibrationen mit hoher Geschwindigkeit unregelmäßige Grate entstehen.

4. Konzentriere dich auf das Material selbst

• Blechoberfläche: Stellen Sie sicher, dass die Blechoberfläche frei von starkem Rost, Farbe oder Beschichtungen ist, da diese die Laserabsorption und die Schnittstabilität beeinträchtigen.
• Materialzusammensetzung und -qualität: Eine schlechte Qualität oder eine ungleichmäßige Legierungszusammensetzung des Blechs kann ebenfalls zu Schwankungen im Schneidergebnis führen.

Besondere Aspekte bei der Vermeidung von Gratbildung in verschiedenen Materialien

• Kohlenstoffstahlblech (Sauerstoffschneiden): Der Grat an der Unterseite besteht hauptsächlich aus harter und spröder Eisenoxidschlacke. Hauptsächlich bedingt durch die Sauerstoffreinheit, die Fokusposition und die Abstimmung von Leistung und Drehzahl.
• Edelstahl-Aluminium-Platte (Stickstoffschneiden): Die Grate am Boden bestehen meist aus weichem, langem, nicht ausgeblasenem Schmelzmetall. Zunächst muss geprüft werden, ob der Stickstoffdruck ausreichend hoch ist, ob das Gas rein ist und ob die Düse geeignet ist.

Empfehlungen für einen systematischen Lösungsprozess

1. Aufzeichnen und reproduzieren:Dokumentieren Sie detailliert den aktuellen Fräsplattentyp, die Dicke und alle Prozessparameter (Leistung, Geschwindigkeit, Luftdruck, Fokus, Düsentyp).

2. Anpassung einer einzelnen Variablen:Stellen Sie jeweils nur einen Parameter ein (es wird empfohlen, zuerst mit dem Gasdruck und der Fokusposition zu beginnen), um einen Probeschnittvergleich durchzuführen.

3. Von einfacher bis komplexer Fehlersuche:

• Schritt 1: Düse und Linse prüfen und reinigen.
• Schritt 2: Gasreinheit und -druck prüfen.
• Schritt 3: Optimieren Sie die Fokusposition.
• Schritt 4: Passen Sie Leistung und Geschwindigkeit an.
• Schritt 5: Kalibrieren Sie den optischen Pfad und die Konzentrizität des Geräts.

4. Eine Standardparameterbibliothek erstellen:Sobald die optimalen Parameter für Platten unterschiedlicher Marken, Stärken und Materialien ermittelt sind, werden diese aufgezeichnet, um Standardarbeitsanweisungen zu erstellen.

Zusammenfassung:Die Lösung des Problems von Graten beim Laserschneiden liegt im Sicherstellen einer ausreichenden Energiezufuhr und der richtigen Luftstromrichtung, um die Schmelze rechtzeitig abzuführen. Es handelt sich um ein systematisches Problem, das vom Bediener Geduld und schrittweise Untersuchung und Optimierung mithilfe wissenschaftlicher Methoden erfordert. Sollte das Problem nach Überprüfung aller oben genannten Schritte und Anpassungen weiterhin bestehen, kontaktieren Sie bitte den Gerätehersteller, um zu prüfen, ob sich die Laserausgangsenergie oder der Strahlmodus geändert hat.