Техническая тема: Избегайте удаления заусенцев при лазерной резке листового металла.

Sandsun / iStock / Getty Images Plus

Прецизионное производство металлов вышло далеко за рамки показателя «дюйм в минуту» (IPM) в лазерной резке. Конечно, ходят слухи о том, что некоторые из новейших систем прорезают толстые пластины так быстро, что в это трудно поверить. Некоторые участники последней выставки FABTECH заглядывали в зеленые тонированные окна волоконных лазерных установок мощностью 20 кВт, просто чтобы убедиться, что то, что они видели на экранах телевизоров рядом с машиной, было реальным. По правде говоря, разговоры были сосредоточены не столько на скорости, сколько на том, насколько чистыми были края.

Удаление заусенцев остается ахиллесовой пятой производительности вырубки и гибки. Производитель может глубоко погрузиться в автоматизацию, используя автоматическую укладку деталей после резки и автоматическую гибку с помощью листогибочного пресса, фальцевального станка или гибочного станка. Между всем этим кто-то вручную сортирует и подает заготовки, требующие снятия заусенцев. Некоторые производственные цеха полагаются на оператора лазера, который определит, какие заготовки требуют удаления заусенцев, а какие нет, в зависимости от качества реза и требований к работе.

На рынке появляются машины для снятия заусенцев с роботизированной подачей, поэтому становятся доступными автоматизированные варианты. Тем не менее, лучшее решение — это с самого начала добиться кромки без заусенцев.

Сегодняшние волоконные лазерные лучи имеют различные профили плотности мощности, а также колебательные схемы для достижения лучших кромок реза. Новые смеси вспомогательных газов также помогают улучшить кромку. Однако использование всех этих новых технологий помогает понять, что именно делает кромку реза без заусенцев. Заусенцы или окалина возникают, когда расплавленный металл из реза затвердевает до того, как его можно будет удалить.

Все сводится к знанию того, как взаимодействуют вспомогательный газ, луч (включая его фокус) и материал. Пятно фокусировки, расположенное слишком высоко по толщине материала, оставляет колючие окалины; И снова металл плавится и пытается эвакуироваться, но затем «замерзает» у дна, прежде чем вспомогательный газ успевает вымыть его снизу. Точка фокусировки расположена слишком низко внутри материала; толщина может привести к снижению скорости резания и появлению окалины в виде капель. Расположенный низко в разрезе, фокус плавит много материала, который, опять же, вспомогательному газу трудно эвакуировать вовремя, прежде чем он «замерзнет» на месте в нижней части разреза.

Точка фокусировки — это всего лишь часть уравнения; другая часть — вспомогательный газ. С появлением систем генерации азота в цехах и сверхвысоких мощностей лазеров все больше предприятий, чем когда-либо, полагаются на вспомогательный газ азот для резки, а не на оксиды, оставшиеся после кислородной резки. Некоторые сейчас используют вспомогательную газовую смесь, например, азот с примесью кислорода, а третьи используют сверхсухой цеховой воздух (опять же азот с примесью кислорода). Специальные вспомогательные газы дают определенные результаты, но идея состоит в том, чтобы увеличить температуру внутри разреза, чтобы дать время расплавленному металлу эвакуироваться, в результате чего кромка разреза будет чистой или, по крайней мере, достаточно чистой, чтобы не требовать удаления заусенцев. Некоторые сообщают, что такие смеси устраняют так называемые заусенцы на волокнах даже в таких чувствительных к окалине материалах, как алюминий.

Все это влияет на скорость резания. Например, газовая смесь может до некоторой степени повысить температуру, но замедление скорости резания также повышает температуру — иногда до чрезвычайной степени. Слишком сильно замедлите движение, и лазер начнет аблировать или испарять металл, что, в свою очередь, нарушает динамику потока вспомогательного газа, что снова приводит к образованию окалины. В этом случае увеличение скорости резки немного снижает нагрев и, как следствие, абляцию, позволяя вспомогательному газу течь по назначению через разрез.

Конструкция сопел также играет роль, равно как и постоянство потока газа по всей системе и, конечно же, общее обслуживание системы. В наши дни высокой мощности лазера постоянная очистка ламелей стала более важной, чем когда-либо. Мощный волоконный лазер может резать чрезвычайно быстро, пока отрезанный кусок не приварится к толстым рейкам — загадка, которая становится еще более проблематичной в автоматизированных условиях.

Машины для снятия заусенцев с плоских деталей, конечно, никогда не пойдут по пути дронта. Некоторые детали должны иметь определенную шероховатость. Некоторым деталям необходимы микровыступы для обеспечения стабильности резки, особенно при вырубке с перемещением листа, например, на штамповочных и комбинированных станках с перфорацией и лазером. В некоторых приложениях требуются закругленные края, которые лазер просто не может создать. А геометрию некоторых деталей просто сложно выполнить с совершенством любого лазера.