Probleme, die beim Laserschneiden von Platten auftreten können

Beim Laserschneiden treten Probleme wie Materialrückstände am Werkstückboden, Faltenbildung an der unteren Schnittkante, Überhitzung rechtwinkliger Ecken und raue Schnittflächen auf. Im Folgenden werden die Ursachen und Lösungen dieser Probleme systematisch erläutert.

Überblick über die Fehlerbehebung bei Kernproblemen

Problem 1: Schaum am Boden des Werkstücks (hängende Schlacke)

Ursachenanalyse: Nachdem der Laser das Material aufgeschmolzen hat, wird es vom Hilfsgas nicht rechtzeitig und vollständig vom Schnittgrund weggeblasen, wodurch es kondensiert und hängende Schlacke bildet. Dies ist im Wesentlichen eine Frage des Energie- und Gasgleichgewichts.

Lösung:

1. Gasparameter optimieren:

• Druck; Bei Edelstahl, Aluminiumlegierungen usw. muss der Druck bei Verwendung von Stickstoff als hochreinem Hilfsgas ausreichend hoch sein (z. B. 1,6 MPa oder mehr), um ein oxidationsfreies Schneiden zu gewährleisten und die Schlacke zu entfernen. Bei der Verwendung von Sauerstoff für Kohlenstoffstahl sollte der Druck moderat sein, da ein zu hoher Druck die Reaktion verstärkt und zur Bildung von grober Schlacke führt.
• Reinheit und Art: Um sicherzustellen, dass die Gasreinheit (insbesondere Stickstoff erfordert mehr als 99,9 %), muss auch die Sauerstoffreinheit mehr als 99,5 % betragen.

2. Fokussierung des Strahls kalibrieren:

• Die häufigste Ursache ist eine Abweichung der Fokusposition. Führen Sie eine Fokuskalibrierung durch und versuchen Sie, die Fokusposition feinjustieren. Im Allgemeinen verbessert eine leichte Absenkung des Fokus (tiefer im Material) die Schnittqualität.

3. Leistung und Geschwindigkeit anpassen

• Zu hohe Drehzahl oder zu geringe Leistung führen zum Durchschneiden und zur Bildung weicher, hängender Schlacke; zu niedrige Drehzahl oder zu hohe Leistung führen zum Überschmelzen und zur Bildung harter, spröder, hängender Schlacke. Es gilt, die optimale Kombination aus Leistung und Drehzahl für die Blechdicke zu finden.

4. Düse prüfen und gegebenenfalls austauschen:

• Die Verwendung beschädigter, verformter oder nicht passender Düsen kann den Luftstrom beeinträchtigen. Prüfen Sie, ob die Mittelbohrung der Düse abgerundet ist, und wählen Sie die Düse mit dem passenden Durchmesser entsprechend der Plattendicke (in der Regel größerer Durchmesser für dicke Platten und kleiner Durchmesser für dünne Platten).

Problem 2: Untere Falten abschneiden (Streifen/Überbrand)

Ursachenanalyse: Dies ist ein typisches Überhitzungsphänomen. Durch die übermäßige Wärmezufuhr schmilzt das Material übermäßig oder verdampft sogar, wodurch sich raue, faltenartige Streifen in der unteren Hälfte des Schnittbereichs bilden.

Lösung:

• Primäre Einstellungsmaßnahme: Die Schnittgeschwindigkeit erhöhen. Eine zu geringe Geschwindigkeit ist die Hauptursache. Durch die Erhöhung der Geschwindigkeit kann die Einwirkzeit des Lasers pro Flächeneinheit reduziert und somit eine Wärmestauung vermieden werden.
• Reduzieren Sie die Laserleistung. Lässt sich die Geschwindigkeit nicht weiter erhöhen oder führt das Anheben zu einem Durchschneiden, sollte die Leistung entsprechend reduziert werden, um den gesamten Wärmeeintrag zu verringern.
• Passen Sie die Fokusposition an. Versuchen Sie, die Fokusposition etwas abzusenken, um die Energie stärker zu konzentrieren und die Wärmeeinflusszone zu verringern.
• Prüfen und reduzieren Sie den Hilfsgasdruck. Insbesondere beim Schneiden von Kohlenstoffstahl mit Sauerstoff verstärkt ein zu hoher Sauerstoffdruck die Oxidationsreaktion, wirkt wie ein „Verbrennungsbeschleuniger“ und erzeugt übermäßige Hitze. Eine zu starke Reduzierung des Luftdrucks kann unerwartete Folgen haben.

Problem 3: Rechtwinklige/Scharfe Verbrennung

Ursachenanalyse: Die Geschwindigkeit des Laserschneidkopfes ist bei geradliniger Bewegung konstant. Beim Schneiden in einem rechten Winkel oder einer scharfen Ecke muss er jedoch abbremsen, drehen und wieder beschleunigen. Der Geschwindigkeitsabfall an der Ecke führt zu einer längeren Verweilzeit des Lasers und einer starken Hitzeansammlung, wodurch die scharfe Ecke abgetragen wird.

Lösung:

1. Verwenden Sie abgerundete Ecken (die effektivste Methode):

• In der Konstruktionsphase wird die scharfe Ecke in eine kleine, abgerundete Ecke (R-Ecke) umgewandelt. Selbst eine kleine Verrundung mit einem Radius von 0,5 mm sorgt für einen sanften Übergang des Schneidkopfes, vermeidet abrupte Geschwindigkeitsänderungen und verhindert effektiv ein Überbrennen.

2. Verwenden Sie die Eckenbearbeitungsfunktion (Funktion zum Aufhellen von Ecken):

• Moderne Laserschneidanlagen verfügen über eine „Eckenleistungsregelung“ oder „Helleckenfunktion“. Diese Funktion kann:
• Wird eine Ecke erkannt, wird die Laserleistung automatisch reduziert.
• Oder man verwendet Segmentschnitt, schaltet den Laser an der Ecke kurz ab und schneidet in zwei Segmenten.
• Bitte konsultieren Sie das Handbuch Ihres Gerätebetriebssystems, um diese Funktion zu aktivieren und Fehler zu beheben.

3. Verringern Sie die Schnittgeschwindigkeit an der Ecke:

• In der Prozessparametertabelle wird die Schnittgeschwindigkeit der Ecke separat eingestellt, sodass sie niedriger als die lineare Geschwindigkeit ist. Dies muss jedoch in Verbindung mit einer Leistungsreduzierung erfolgen.

Problem 4: raue Schnittfläche (vertikale Faserrichtung)

Ursachenanalyse: Die Schnittfläche weist deutlich sichtbare, nicht glatte vertikale Streifen auf, was in der Regel auf Energieinstabilität oder Parameterabweichungen zurückzuführen ist, die zu einem ungleichmäßigen Schmelzzustand des Materials führen.

Lösung:

• Achten Sie auf eine präzise und stabile Fokussierung: Dies ist entscheidend für eine glatte Schnittfläche. Schon geringfügige Fokusänderungen führen zu erheblichen Unterschieden in den Schnittlinien. Reinigen und kalibrieren Sie die Fokussierlinse, um eine stabile Fokussierung zu gewährleisten.
• Verwenden Sie hochreines Hilfsgas: Verunreinigungen im Gas können den Fluss und den Abkühlprozess des geschmolzenen Metalls beeinträchtigen und zu rauen Stellen führen.
• Optimieren Sie die Schnittgeschwindigkeit: Eine instabile Geschwindigkeit oder eine falsche Einstellung führen dazu, dass sich beim Abkühlen des geschmolzenen Metalls ungleichmäßige Streifen bilden. Finden Sie eine stabile Geschwindigkeit, die kontinuierliche, glatte Späne erzeugt.

Gerätestabilität prüfen:

• Ist die Führungsschiene glatt? Die Vibrationen der Maschine werden sich direkt auf die Schnittfläche auswirken.
• Ist die Düse koaxial zum Strahl? Luftströmungen entlang unterschiedlicher Achsen können zu Asymmetrien und Rauheit des Querschnitts führen.
• Sind die optischen Linsen sauber oder beschädigt? Verschmutzte Linsen können die Laserenergie streuen, was zu schwachen Schnitten und rauen Stellen führt.

Allgemeine Checkliste für die Stiftung

Bevor Sie Feineinstellungen an den Parametern vornehmen, sollten Sie unbedingt die folgenden grundlegenden Überprüfungen durchführen:

1. Optische Linse:Prüfen Sie, ob die Fokussierlinse und die Schutzlinse sauber, frei von Verschmutzungen, Wasserflecken und Beschädigungen sind.

2. Düsenausrichtung:Stellen Sie sicher, dass der Laserstrahl perfekt durch die Mitte der Düse verläuft.

3. Gas und Gaskreislauf:Bestätigen, dass keine Leckage im Gaskreislauf vorliegt und dass Gasart und -reinheit korrekt sind.

4. Material:um sicherzustellen, dass die Oberfläche der Platte sauber ist, keine Oxidschicht, kein Öl aufweist und aus gleichmäßigem Material besteht.

Zusammenfassung und Empfehlungen

Laserschneiden ist ein präziser Prozess, bei dem mehrere Parameter zusammenwirken. Der Schlüssel zur Problemlösung liegt darin, jeweils nur eine Variable zu ändern und die Ergebnisse zu dokumentieren, um die Ursache des Problems genau zu ermitteln.