Bei der Verwendung von Laserschneidmaschinen treten unweigerlich Probleme auf. Wie lassen sich diese lösen? Werfen Sie einen Blick auf die folgenden sieben Fragen. Sind Ihnen diese im Betrieb schon einmal begegnet?
1. Stanztechnik. Jede thermische Schneidtechnik, außer in wenigen Fällen, in denen sie am Plattenrand beginnt, erfordert üblicherweise ein kleines Loch in der Platte. Vor dem Laserstanzen muss mit einem Stempel ein Loch erzeugt werden, bevor der Laser durch dieses kleine Loch geschnitten wird. Es gibt zwei grundlegende Möglichkeiten, einen Laserschneider ohne Perforator zu verwenden:
Durch Strahlperforation – Das Material wird mit einem kontinuierlichen Laser bestrahlt, wodurch ein Krater in der Mitte entsteht. Dieser wird anschließend durch einen mit dem Laserstrahl koaxialen Sauerstoffstrom schnell aufgeschmolzen und abgetragen. Die Größe des Lochs hängt im Allgemeinen von der Blechdicke ab. Der durchschnittliche Durchmesser des Strahllochs beträgt die Hälfte der Blechdicke. Daher ist das Strahlloch bei dickeren Blechen eher groß als kreisförmig, was für Teile mit hohen Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit ungeeignet ist und zu Ausschuss führt. Da im Betrieb der gleiche Sauerstoffdruck wie beim Schneiden verwendet wird, ist die Spritzgefahr zudem deutlich höher.
Pulsstanzen – Hierbei wird ein gepulster Laser mit hoher Spitzenleistung eingesetzt, um geringe Materialmengen zu schmelzen oder zu verdampfen. Luft oder Stickstoff dienen häufig als Hilfsgas, um die durch exotherme Oxidation verursachte Lochausdehnung zu reduzieren. Der Gasdruck ist während des Schneidvorgangs niedriger als der Sauerstoffdruck. Jeder Laserpuls erzeugt lediglich einen kleinen Partikelstrahl, der sich progressiv in die Tiefe ausbreitet. Daher ist für das Durchstechen dicker Platten eine Durchstoßzeit von wenigen Sekunden erforderlich. Nach dem Durchstoßen wird mit Sauerstoff anstelle von Hilfsgas geschnitten. Der so erzeugte Durchstoßdurchmesser ist geringer und die Durchstoßqualität höher als beim Strahlschneiden. Der für das Laserschneiden verwendete Laser muss nicht nur eine hohe Ausgangsleistung aufweisen, sondern auch die zeitlichen und räumlichen Eigenschaften des Strahls erfüllen. Daher genügt ein herkömmlicher CO₂-Querstromlaser den Anforderungen des Laserschneidens nicht. Zusätzlich ist ein zuverlässiges Gasweg-Steuerungssystem erforderlich, um die verschiedenen Gasarten, die Gasdruckumschaltung und die Stanzzeitsteuerung zu realisieren.
Um eine hohe Schnittqualität zu erzielen, ist der Übergang vom Impulsschneiden im Ruhezustand zum kontinuierlichen Schneiden mit konstanter Geschwindigkeit entscheidend. Theoretisch lassen sich die Schnittparameter der Beschleunigungsanlage, wie Brennweite, Düsenposition und Gasdruck, anpassen. In der Praxis ist es jedoch aufgrund der kurzen Bearbeitungszeit meist nicht möglich, mehr als einen Parameter zu verändern. In der industriellen Fertigung kann die mittlere Laserleistung durch Variation von Pulsdauer und Pulsfrequenz gesteuert werden. Die Analyse praktischer Forschungsergebnisse zeigt, dass die dritte Methode die besten Ergebnisse liefert.
2. Analyse der Verformung beim Schlüssellochschneiden. Chinesische Werkzeugmaschinen (ausschließlich Hochleistungslaserschneidmaschinen) können beim Bearbeiten von Schlüssellöchern kein Strahlstanzen durchführen, sondern verwenden Impulsstanzen (weiches Stanzen). Dadurch konzentriert sich die Laserenergie zu stark auf einen kleinen Bereich, was zu Verbrennungen im umliegenden Gewebe führt. Dies verursacht Lochverformungen und beeinträchtigt die Qualität der Produkte. Um dieses Problem zu lösen, sollte im Bearbeitungsprozess das Impulsstanzen (weiches Stanzen) durch das Strahlstanzen (konventionelles Stanzen) ersetzt werden. Bei Laserschneidmaschinen mit geringerer Leistung ist es genau umgekehrt: Hier sollten für die Lochbearbeitung unterschiedliche Impulsstanzverfahren angewendet werden, um eine bessere Oberflächengüte zu erzielen.
3. Lösung des Problems der Gratbildung beim Laserschneiden von niedriggekohltem Stahl: Basierend auf den Grundprinzipien des CO2-Laserschneidens und der dazugehörigen Schulungsplanung lassen sich folgende Hauptursachen für die Gratbildung am Werkstück feststellen: 1. Die Laserfokusposition ist nicht korrekt. Führen Sie einen Fokuspositionstest durch und korrigieren Sie den Fokusversatz entsprechend den Vorgaben. 2. Die Laserleistung ist unzureichend. Überprüfen Sie die Betriebssicherheit des Lasergenerators. Falls nicht, überprüfen Sie die korrekte Einstellung der Leistungsparameter am Steuerungssystem und korrigieren Sie diese. 3. Die Schnittgeschwindigkeit ist zu gering. Erhöhen Sie die Schnittgeschwindigkeit, um die Betriebssicherheit zu gewährleisten. 4. Die Reinheit des Schneidgases ist unzureichend. Entwickeln Sie ein geeignetes, wirtschaftliches und qualitativ hochwertiges Schneidgas. 5. Der Laserfokus ist nicht korrekt positioniert. Führen Sie einen Fokuspositionstest durch und korrigieren Sie den Fokusversatz entsprechend. 6. Bei längerem Maschinenbetrieb muss die Maschine abgeschaltet und neu gestartet werden.
4. Analyse der Gratbildung beim Laserschneiden von Edelstahl und Aluminium-Zink-Platten. Beim Schneiden von kohlenstoffarmem Stahl müssen zunächst die Gratbildungsfaktoren berücksichtigt werden. Eine einfache Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit ist jedoch nicht immer möglich, da bei höheren Geschwindigkeiten manchmal kein Materialabtrag beim Plattenschneiden entsteht. Dieser Aspekt ist besonders bei der Bearbeitung von Aluminium-Zink-Platten relevant. In solchen Fällen sollte geprüft werden, ob die Düse ausgetauscht werden muss und ob die instabile Bewegung der Führungsschiene behoben werden kann.
5. Der Laser schneidet nicht vollständig durch den Analysezustand. Die Analyse zeigt, dass die folgenden verschiedenen Situationen die Hauptursache für Instabilität sind, die die Bearbeitungsqualität beeinträchtigen: Die Wahl der Laserkopfdüse ist nicht auf die Dicke des zu bearbeitenden Werkstücks abgestimmt; die Schnittgeschwindigkeit ist zu hoch, daher muss die Steuerung durch unser Betriebssystem die Schnittgeschwindigkeit reduzieren; die Düseninduktion ist nicht zulässig, was zu einem zu großen Fehler in der Laserfokusposition führt. In diesem Fall muss der Vorgang wiederholt werden, um die Düseninduktionsdaten zu erfassen, insbesondere beim Schneiden von Aluminium.
Bei der Funkenentladung beim Schneiden von niedriggekohltem Stahl kann es zu Fehlfunktionen kommen. Diese Entwicklung beeinträchtigt die Oberflächengüte der bearbeiteten Teile und damit die Produktqualität. Sind alle anderen Parameter normal, sind folgende Punkte zu beachten: Die Düse des Laserkopfes ist verloren gegangen. Tauschen Sie die Düse umgehend aus. Ist keine neue Düse verfügbar, erhöhen Sie den Druck im Schneidgasfeld. Das Gewinde zwischen Düse und Laserkopf ist locker. Stellen Sie in diesem Fall den Schneidvorgang sofort ein, überprüfen Sie die Verbindung des Laserkopfes und ziehen Sie das Gewinde nach.
7. Um die Linse vor Wassernebel beim Laserschneiden zu schützen, ist ein Hilfsgas unerlässlich! In unserem Land werden üblicherweise Sauerstoff und Stickstoff verwendet. Je höher die Gasreinheit, desto besser die Schnittqualität. Viele Kunden möchten beim Luftschneiden Kosten sparen, doch führt dies stets zu Beschlag auf der Linse und damit zu einer sehr schlechten Schnittqualität. Woran liegt das?
Zunächst einmal eine kurze Erklärung zur Funktion des Hilfsgases: 1. Es dient zum Wegblasen von Rückständen und damit zur Erzielung optimaler Schneidergebnisse. 2. Es wird verwendet, um die Metallschmelze wegzublasen.
Veröffentlichungsdatum: 28. Februar 2023
