Analyse von 4 Faktoren, die die Qualität des Laserschneidens beeinflussen

Zuletzt aktualisiert:
August 24, 2023

Inhaltsverzeichnis

Im Vergleich zu den traditionellen Autogen- und Plasmaschneidverfahren hat das Laserschneiden die Vorteile einer hohen Schneidgeschwindigkeit, einer schmalen Schnittnaht, einer kleinen Wärmeeinflusszone, einer guten Rechtwinkligkeit der Schnittnahtkante und einer glatten Schnittkante.

Gleichzeitig gibt es viele Arten von Materialien, die mit dem Laser geschnitten werden können. Die Laserschneidetechnik ist in der Automobilindustrie, im Maschinenbau, in der Elektrizitätswirtschaft, in der Hardware und in Elektrogeräten weit verbreitet.

Mehrere Schlüsseltechnologien der Laserschneidmaschine sind die integrierte Technologie der optischen, mechanischen und elektrischen Integration.

Bei Laserschneidmaschinen wirken sich die Parameter des Laserstrahls, die Leistung und Genauigkeit der Maschine und des NC-Systems direkt auf die Effizienz und Qualität des Laserschneidens aus.

Die Schnittgenauigkeit ist der erste Faktor zur Beurteilung der Qualität einer NC-Laserschneidmaschine. Also, was sind die Faktoren, die die Schnittqualität beim Laserschneiden beeinflussen Maschine?

Zu den Faktoren, die sich auf die Schnittqualität einer Laserschneidmaschine auswirken, gehören die Schneidgeschwindigkeit, die Fokusposition, das Hilfsgas, die Laserausgangsleistung und die Werkstückeigenschaften, die im Folgenden im Detail analysiert werden.

1. Einer der Faktoren, die die Schnittqualität der Laserschneidmaschine beeinflussen: Laserleistung

Die Laserschneidmaschine erzeugt Energie aus einem Dauerstrich-Laserstrahl. Die Wahl der Laserleistung und des Lasermodus hat Auswirkungen auf die Schnittqualität.

In der Praxis wird sie in der Regel auf eine höhere Leistung eingestellt, um das Schneiden von dickeren Materialien zu ermöglichen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Strahlmodus (die Verteilung der Strahlenergie im Querschnitt) von größerer Bedeutung.

Unter der Bedingung, dass die Leistung nicht zu hoch ist, erzielt der Fokus eine höhere Leistungsdichte und eine bessere Schnittqualität.

Die Betriebsarten sind während der gesamten Lebensdauer des Lasers nicht gleichbleibend.

Der Zustand der optischen Elemente, die geringfügige Veränderung der Lasergasmischung und Strömungsschwankungen beeinflussen den Modusmechanismus.

2. Der zweite Faktor, der die Schnittqualität der Laserschneidmaschine beeinflusst: die Einstellung der Fokusposition

Die relative Position zwischen dem Fokus und der Werkstückoberfläche ist besonders wichtig, um die Schnittqualität zu gewährleisten.

In den meisten Fällen befindet sich der Fokus beim Schneiden direkt auf der Werkstückoberfläche oder leicht darunter.

Im gesamten Schneidprozess ist die Sicherstellung einer konstanten relativen Position zwischen dem Fokus und dem Werkstück eine wichtige Voraussetzung für eine stabile Schneidqualität.

Wenn sich der Fokus in einer besseren Position befindet, ist der Spalt kleiner, die Effizienz ist höher, und mit einer höheren Schnittgeschwindigkeit kann ein besseres Schnittergebnis erzielt werden.

Bei den meisten Anwendungen wird der Strahlfokus bis knapp unter die Düse eingestellt. Der Abstand zwischen der Düse und der Werkstückoberfläche beträgt im Allgemeinen etwa 1,5 mm.

Nach der Fokussierung des Laserstrahls ist die Spotgröße direkt proportional zur Brennweite des Objektivs.

Nachdem der Strahl durch die kurzbrennweitige Linse fokussiert wurde, ist der Lichtfleck sehr klein und die Leistungsdichte im Brennpunkt sehr hoch, was für das Schneiden von Materialien sehr vorteilhaft ist;

Der Nachteil ist, dass die Schärfentiefe sehr gering ist und der Verstellbereich klein ist.

Es ist besser geeignet für das Hochgeschwindigkeitsschneiden von dünnen Materialien.

Das Objektiv mit langer Brennweite hat eine große Schärfentiefe und eine ausreichende Leistungsdichte, die sich besser eignet für Schneiden dick Werkstücke.

3. Der dritte Faktor, der die Schnittqualität der Laserschneidmaschine beeinflusst: Schnittgeschwindigkeit

Die Schneidgeschwindigkeit von Materialien ist direkt proportional zur Leistungsdichte des Lasers, d.h. eine Erhöhung der Leistungsdichte kann die Schneidgeschwindigkeit verbessern.

Die Schnittgeschwindigkeit ist umgekehrt proportional zur Dichte (spezifisches Gewicht) und Dicke des zu schneidenden Materials.

Wenn andere Parameter unverändert bleiben, sind die Faktoren zur Verbesserung der Schnittgeschwindigkeit folgende: die Leistung erhöhen (innerhalb eines bestimmten Bereichs, z. B. 500 ~ 2000 W);

Verbessern Sie den Strahlenmodus (z. B. von Modus hoher Ordnung zu Modus niedriger Ordnung zu TEM00);

Verkleinern Sie den Fokuspunkt (z. B. durch Fokussieren mit einem Objektiv mit kurzer Brennweite);

Schneiden von Materialien mit geringer Anfangsverdampfungsenergie (wie Kunststoff, Plexiglas usw.);

Schneiden von Materialien mit geringer Dichte (z. B. Weißkiefer usw.); Schneiden von dünnem Material.

4. Der vierte Faktor, der die Schneidqualität der Laserschneidmaschine beeinflusst: Hilfsgasdruck

Für das Schneiden von Materialien mit einer Laserschneidmaschine wird ein Hilfsgas benötigt, und der Gasdruck ist ein sehr wichtiger Faktor.

Das Hilfsgas wird koaxial zum Laserstrahl ausgestoßen, um die Linse vor Verschmutzung zu schützen und die Schlacke am Boden des Schneidbereichs wegzublasen.

Verwenden Sie bei nichtmetallischen und einigen metallischen Werkstoffen Druckluft oder Inertgas, um geschmolzene und verdampfte Materialien zu behandeln und eine übermäßige Verbrennung im Schneidbereich zu verhindern.

Für die meisten Metall-Laserschneiden, aktives Gas (solange O2) wird verwendet, um Oxidation exotherme Reaktion mit heißen Metall zu bilden.

Diese zusätzliche Wärme kann die Schnittgeschwindigkeit um 1/3 bis 1/2 erhöhen. Beim Schneiden dünner Materialien mit hoher Geschwindigkeit ist ein höherer Gasdruck erforderlich, um das Anhaften von Schlacke auf der Rückseite des Schnitts zu verhindern (heiße Schlacke, die am Werkstück haftet, beschädigt auch die Schneide).

Wenn die Materialstärke zunimmt oder die Schnittgeschwindigkeit langsam ist, sollte der Gasdruck entsprechend reduziert werden.

Um das Vereisen der Kunststoffschneide zu verhindern, ist es außerdem besser, mit geringerem Gasdruck zu schneiden.

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