Erklärungen zum Plasmaschneiden und Laserschneiden

Plasmaschneiden

Beim Plasmaschneiden wird ein äquidistanter Lichtbogen mit hoher Energiedichte und ein Hochgeschwindigkeits-Plasmastrom verwendet, um geschmolzenes Metall von der Schnittkante wegzublasen und eine durchgehende Schnittkante zu bilden.

Die Schneidgeschwindigkeit des Plasmalichtbogens ist hoch, und beim Schneiden mit Acetylen-Sauerstoff kommt es zu keiner Verbrennung des Werkstücks.

Daher ist die Wärmeentwicklung des Werkstücks relativ gering, und auch die Verformung des Werkstücks ist gering.

Es eignet sich zum Schneiden verschiedener Metallmaterialien.

Aufgrund der hohen Durchflussrate des Plasmalichtbogens sind Lärm, Rauch und Staub jedoch gravierend, und die hygienischen Arbeitsbedingungen sind schlecht.

Der Plasmabogen kann zum Schweißen, Spritzen, Auftragen und Schneiden verwendet werden.

Beim Schneiden von Kohlenstoffstahlblechen mit einer Dicke von weniger als 25 mm ist das Plasmaschneiden etwa 5 Mal schneller als das Autogenschneiden, während beim Schneiden von Blechen mit einer Dicke von mehr als 25 mm das Autogenschneiden schneller ist.

Merkmale und Klassifizierung des Plasmaschneidens

1.1 CCharakteristika des Plasmaschneidens

Der Plasmalichtbogen ist ein Lichtbogen, der den freien Lichtbogen zwischen der Kathode (z. B. Wolframelektrode) und der Anode mit Hilfe einer Plasmapistole zu einem Lichtbogen mit hoher Temperatur, hohem Ionisierungsgrad, hoher Energiedichte und hohem Flammendurchsatz verdichtet.

Das Plasmaschneiden erfolgt mit einem sehr heißen Hochgeschwindigkeitsstrahl, wobei der Lichtbogen und das Inertgas durch das Loch mit kleinem Durchmesser gepresst werden, um diesen Hochgeschwindigkeitsstrahl zu erzeugen.

Die Energie des Lichtbogens wird auf einen kleinen Bereich konzentriert und schmilzt das Blech, und der Hochtemperatur-Streckgasstrahl drückt das geschmolzene Metall durch die Kerbe.

Beim Schneiden von Kohlenstoffstahl oder Gusseisen kann die Zugabe von Sauerstoff zum Gasstrom auch zusätzliche Schneidenergie liefern.

Das Plasmalichtbogen-Schneidverfahren hat die Vorteile einer großen Schnittdicke, einer flexiblen Bewegung, einer einfachen Werkstückspannung und von Schnittkurven.

Im Vergleich zum Acetylen-Sauerstoff-Brennschneiden verfügt der Plasmalichtbogen über eine konzentrierte Energie, eine geringe Schnittverformung, kein Vorwärmen zu Beginn des Schneidens, kann fast alle Metalle schneiden, und die Geschwindigkeit beim Schneiden von Kohlenstoffstahl ist höher als beim Sauerstoffschneiden.

Aufgrund der breiten Schneidkante wird jedoch mehr Metall geschmolzen. Wenn das Blech dicker ist, ist der Schnitt nicht so glatt und flach wie beim Acetylen-Sauerstoffschneiden.

Um sicherzustellen, dass die Seiten des Einschnitts parallel verlaufen, ist eine spezielle Schneiddüse erforderlich.

Um eine bestimmte Rillenform zu erreichen, ist auch eine spezielle Schneidetechnik erforderlich.

Zu den Merkmalen des Plasmaschneidens gehören hauptsächlich:

① Es können verschiedene metallische Werkstoffe geschnitten werden, die mit Sauerstoff schwer zu schneiden sind (einige nichtmetallische Werkstoffe können auch mit dem Plasmalichtbogen geschnitten werden);

Beim Schneiden von Metall mit geringer Dicke, ist die Schnittgeschwindigkeit schnell, vor allem beim Schneiden von Kohlenstoffstahl dünne Platte, kann die Geschwindigkeit erreichen 5-6 mal von Gas-Schneiden Methode;

③ Die Schnittfläche ist hell und sauber, und die thermische Verformung ist gering, besonders geeignet für die Bearbeitung verschiedener Formteile;

④ Die Schnittbreite und der Schrägungswinkel der Schnittfläche sind groß, aber beim Schneiden von dünnen Blechen kann ein spezieller Schneidbrenner oder ein spezielles Verfahren verwendet werden, um eine nahezu senkrechte Schnittfläche zu erhalten;

⑤ Die Fähigkeit, dicke Platten zu schneiden, ist nicht so gut wie beim Brennschneiden.

Die Nachteile des Plasmaschneidens sind: große Schneidtoleranz, Lichtbogenstrahlung, Rauch und Lärm beim Schneiden.

Im Vergleich zur Acetylen-Sauerstoff-Flamme sind Plasma-Lichtbogen-Schneidanlagen teuer und die Leerlaufspannung der Schneidstromversorgung ist hoch, was nicht nur einen hohen Stromverbrauch zur Folge hat, sondern im Falle einer schlechten Isolierung der Schneidpistole auch leicht zu Stromschlägen für die Bediener führt.

Der Plasmalichtbogen zum Schneiden wird durch Verdichtung des Lichtbogens mit einem speziellen Schneidbrenner erzeugt.

Beim Plasmaschneiden ist eine hohe Lichtbogenspannung erforderlich, so dass eine spezielle Stromversorgung mit hoher Leerlaufspannung benötigt wird.

Je nach zu schneidendem Material und Dicke liegt die erforderliche Leistung zwischen 25 und 200 kW.

Der Bereich des Schneidstroms beträgt 30-1000 A.

In der Regel wird Argon oder ein Mischgas aus Stickstoff und Wasserstoff verwendet, und der Schneidbrenner muss mit Wasser gekühlt werden.

Es gibt Plasmaschneidbrenner für das manuelle Schneiden.

Die technischen Voraussetzungen für das manuelle ISO-Lichtbogenschneiden sind ähnlich wie beim manuellen Acetylen-Sauerstoffschneiden.

Um jedoch mehr Parameter einstellen zu können, ist mehr Training erforderlich.

Beim Schneiden von dünnen Blechen muss die Bewegungsgeschwindigkeit nicht sorgfältig kontrolliert werden, so dass die Schnittqualität besser ist.

Beim Plasmaschneiden wird mehr mechanische Automatisierungstechnik eingesetzt.

Der Schneidbrenner und das sonstige Zubehör sind die gleichen, die auch beim manuellen Plasmaschneiden verwendet werden. Das Laufsystem ist automatisiert.

Der Bewegungsmechanismus des Schneidbrenners ähnelt dem des Sauerstoff-Acetylen-Schneidens, erfordert jedoch eine höhere Bewegungsgeschwindigkeit.

Für die Ausrüstung mit mehreren Brennern sind eine zusätzliche Stromversorgung und ein Steuergerät für jeden Brenner erforderlich.

Außerdem kann ein Wassermantel oder ein Wassertank verwendet werden, um Lärm und Rauch zu absorbieren.

1.2 Wie Funktionsweise des Plasmaschneidens

Die Temperatur des Plasmalichtbogens zum Schneiden liegt im Allgemeinen zwischen 10000-14000 ℃, was weit über dem Schmelzpunkt aller Metalle und Nichtmetalle liegt.

Es ist möglich, die meisten metallischen und nicht-metallischen Materialien zu schneiden.

Diese Methode entstand in den 1950er Jahren und wurde zunächst zum Schneiden von Metallwerkstoffen verwendet, die sich nicht mit einer Sauerstoff-Azetylen-Flamme schneiden ließen, wie Aluminiumlegierungen und Edelstahl.

Mit der Entwicklung dieser Schneidmethode wurde ihre Anwendung auf Kohlenstoffstahl und niedrig legierten Stahl ausgeweitet.

Die Grundkonstruktion der Plasmaschneidpistole ist ähnlich wie die der Plasmaschweißpistole.

Beim Schweißen wird der Grundwerkstoff durch einen Ionengasstrom mit niedriger Geschwindigkeit aufgeschmolzen, so dass eine Schweißverbindung entsteht;

Beim Schneiden wird ein Hochgeschwindigkeits-Ionengasstrom verwendet, um das Grundmetall zu schmelzen und das geschmolzene Metall abzublasen, um eine Kerbe zu bilden.

Die Strömungsgeschwindigkeit und die Intensität der Ionengasflamme zum Schneiden hängen von der Art des Ionengases, dem Gasdruck, der Strömung, dem Düsenkanalverhältnis und dem Abstand zwischen Düse und Werkstück ab.

Der grundlegende Aufbau der Plasmaschneidpistole ist in Abb. 4.1 dargestellt.

Beim Plasmaschneiden wird nur die Strompolarität des positiven Gleichstromanschlusses verwendet, d. h. das Werkstück wird mit der positiven Elektrode der Stromversorgung verbunden.

Der Transferbogen wird beim Schneiden von Metall verwendet. Die Methode zum Zünden des Transferlichtbogens ist mit der Schneidpistole verbunden.

Die Schneidpistole kann in zwei Typen unterteilt werden: die Wartungsbogenschneidpistole und die wartungsfreie Bogenschneidpistole.

Siehe Abb. 4.2 für die Verdrahtung der Wartungslichtbogenpistole.

Die Verdrahtung der Lichtbogenschneidpistole ohne Wartung hat keinen Widerstandszweig, und der Rest ist derselbe wie bei der Verdrahtung der Lichtbogenschneidpistole mit Wartung.

Abb. 1: Grundstruktur der Plasmaschneidpistole

1. Elektrode;

2. Kompressionsdüse;

3. Die Länge des Düsenkanals komprimieren;

4. Abstand von der Düse zum Werkstück;

5. Drücken Sie die Düsenöffnung zusammen;

6. Rückzugsabstand der Elektrode;

7. Lonic-Gas.

Abb. 2 Grundschaltung der Lichtbogenschneidpistole

1. Stromversorgung;

2. Hochfrequenz-Lichtbogenstarter;

3. Widerstandsfähigkeit;

4. Schützkontakt;

5. Kompressionsspray;

6. Elektrode;

7. Werkstück.

Die Funktion des Widerstands in Abb. 2 besteht darin, den Lichtbogen-Erhaltungsstrom auf den niedrigsten Wert zu begrenzen, der den Transferlichtbogen problemlos zünden kann.

Zum Zünden des Wartungslichtbogens wird ein Hochfrequenz-Lichtbogenzünder verwendet.

Wenn der Lichtbogen gezündet wird, wird der Kontakt des Schützes geschlossen, und der Hochfrequenz-Lichtbogenstarter erzeugt Hochfrequenz und Hochspannung, um den Wartungslichtbogen zu zünden.

Nachdem der Wartungslichtbogen gezündet wurde, berührt die Hochgeschwindigkeits-Plasmaflamme aus der Düse das Werkstück, wenn sich die Schneidpistole dem Werkstück nähert, um einen Weg zwischen der Elektrode und dem Werkstück zu bilden, so dass der Lichtbogen zwischen der Elektrode und dem Werkstück übertragen wird.

Sobald der Übertragungslichtbogen aufgebaut ist, erlischt der Wartungslichtbogen automatisch, und der Kontakt des Schützes wird nach einer gewissen Zeitverzögerung automatisch abgeschaltet.

Laserschneiden

Das Laserschneiden ist eine fortschrittliche und weit verbreitete Schneidtechnologie in der Materialbearbeitung.

Dabei handelt es sich um eine Bearbeitungsmethode, bei der ein Laserstrahl mit hoher Energiedichte als "Schneidwerkzeug" zum thermischen Schneiden von Materialien verwendet wird.

Die Laserschneidetechnik kann zum Schneiden von verschiedenen Metallen, nichtmetallischen Platten, Verbundwerkstoffen und harten Materialien wie Wolframkarbid und Titankarbid eingesetzt werden und hat sich in der nationalen Verteidigung, im Bauwesen, in der Luft- und Raumfahrt, im Maschinenbau und in anderen Bereichen durchgesetzt.

Laserschneiden Prinzip, Klassifizierung und Eigenschaften

2.1 Laserschneiden Prinzip und Klassifizierung

(1) Das Prinzip des Laserschneidens

Beim Laserschneiden wird das Werkstück mit einem fokussierten Laserstrahl hoher Leistungsdichte bestrahlt, so dass das bestrahlte Material schnell schmilzt, verdampft, ablatiert oder den Zündpunkt erreicht, und gleichzeitig wird das geschmolzene Material durch den zum Strahl koaxialen Hochgeschwindigkeitsluftstrom weggeblasen, um das Werkstück zu schneiden.

Das Laserschneiden ist eines der thermischen Schneidverfahren.

Siehe Abb. 3 für das Prinzip des Laserschneidens.

Abb. 3 Prinzip des Laserschneidens

(2) Klassifizierung des Laserschneidens

Das Laserschneiden lässt sich in Laserverdampfungsschneiden, Laserschmelzschneiden, Lasersauerstoffschneiden und Laserritzen sowie kontrollierten Bruch unterteilen.

1) Laserverdampfungsschneiden

Das Werkstück wird durch den Laserstrahl mit hoher Energiedichte erwärmt, so dass die Temperatur schnell ansteigt, in kürzester Zeit den Siedepunkt des Materials erreicht und das Material zu verdampfen beginnt, um Dampf zu bilden.

Diese Dämpfe werden mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen, und gleichzeitig mit dem Ausstoßen der Dämpfe werden Kerben in das Material eingebracht.

Die Verdampfungswärme von Materialien ist in der Regel sehr groß, so dass das Laserverdampfungsschneiden eine hohe Leistung und Leistungsdichte erfordert.

Das Laserverdampfungsschneiden wird hauptsächlich zum Schneiden von extrem dünnen metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen (wie Papier, Stoff, Holz, Kunststoff und Gummi) verwendet.

2) Laserschmelzschneiden

Beim Laserschmelzschneiden wird das Metallmaterial durch Lasererwärmung geschmolzen, und dann wird nicht oxidierendes Gas (Ar, Hc, N, usw.) durch die Düse koaxial zum Strahl geblasen, und das flüssige Metall wird durch den starken Druck des Gases entladen, um eine Kerbe zu bilden.

Beim Laserschmelzschneiden muss das Metall nicht vollständig verdampft werden, und die benötigte Energie beträgt nur 1/10 derjenigen des Verdampfungsschneidens.

Das Laserschmelzschneiden wird hauptsächlich zum Schneiden einiger Materialien oder aktiver Metalle verwendet, die nicht leicht zu oxidieren sind, wie z. B. rostfreier Stahl, Titan, Aluminium und deren Legierungen.

3) Laser-Sauerstoffschneiden

Das Prinzip des Laser-Sauerstoffschneidens ähnelt dem des Autogenschneidens. Es verwendet Laser als Vorwärmwärmequelle und Aktivgas wie Sauerstoff als Schneidgas.

Einerseits interagiert das geblasene Gas mit dem zu schneidenden Metall, um eine Oxidationsreaktion zu erzeugen und eine große Menge an Oxidationswärme freizusetzen;

Andererseits werden das geschmolzene Oxid und die Schmelze aus der Reaktionszone herausgeblasen und bilden eine Kerbe im Metall.

Da die Oxidationsreaktion beim Schneiden eine große Wärmemenge erzeugt, beträgt der Energiebedarf für das Laser-Sauerstoffschneiden nur 1 / 2 der Energie für das Schmelzschneiden, und die Schneidgeschwindigkeit ist weitaus höher als beim Laser-Verdampfungsschneiden und Schmelzschneiden.

Das Laser-Sauerstoffschneiden wird vor allem für leicht oxidierbare Metalle wie Kohlenstoffstahl, Titanstahl und wärmebehandelten Stahl verwendet, z. B. Edelstahl, Titan, Aluminium und deren Legierungen.

4) Laserritzen und kontrolliertes Brechen

Beim Laserritzen wird ein Laser mit hoher Energiedichte verwendet, um die Oberfläche von spröden Materialien zu scannen, so dass die Materialien erhitzt und aus einer kleinen Rille herausgedampft werden; dann wird ein bestimmter Druck ausgeübt, und die spröden Materialien brechen entlang der kleinen Rille.

Bei den Lasern für das Laserritzen handelt es sich im Allgemeinen um gütegeschaltete Laser und CO2 Lasern.

Beim kontrollierten Bruch wird die steile Temperaturverteilung, die durch das Lasergravieren erzeugt wird, genutzt, um lokale thermische Spannungen in spröden Materialien zu erzeugen und Materialien entlang kleiner Rillen zu brechen.

2.2 Charakteristika des Laserschneidens

Im Vergleich zu anderen thermischen Schneidverfahren zeichnet sich das Laserschneiden durch hohe Schneidgeschwindigkeit und hohe Qualität aus.

Sie lässt sich wie folgt zusammenfassen.

(1) Gute Schnittqualität

Aufgrund des kleinen Laserpunkts, der hohen Energiedichte und der hohen Schneidgeschwindigkeit kann beim Laserschneiden eine bessere Schnittqualität erzielt werden.

① Der Laserschnitt ist dünn und schmal, die beiden Seiten des Schlitzes sind parallel und senkrecht zur Oberfläche, und die Maßgenauigkeit der geschnittenen Teile kann ± 0,05 mm erreichen.

② Die Schnittfläche ist sauber und schön, und die Oberflächenrauhigkeit beträgt nur einige zehn Mikrometer.

Auch das Laserschneiden kann als letztes Verfahren ohne mechanische Bearbeitung eingesetzt werden, und die Teile können direkt verwendet werden.

Nach dem Schneiden des Materials mit dem Laser ist die Breite der Wärmeeinflusszone sehr gering, die Leistung des Materials in der Nähe der Schneidnaht wird kaum beeinträchtigt, und die Verformung des Werkstücks ist gering, die Schnittgenauigkeit ist hoch, die Geometrie der Schneidnaht ist gut, und die Querschnittsform der Schneidnaht stellt ein regelmäßiges Rechteck dar.

Siehe Tabelle 1 für den Vergleich von Laserschneiden, Autogenschneiden und Plasmaschneiden.

Das Schneidmaterial ist 6,2 mm dickes Stahlblech mit niedrigem Kohlenstoffgehalt.

Tabelle 1: Vergleich von Laserschneiden, Autogenschneiden und Plasmaschneiden

SchnittverfahrenSpaltbreite / mmBreite der Wärmeeinflusszone / mmSchlitzformSchnittgeschwindigkeitAusrüstungskosten
Laserschnitt0.2~0.30.04~0.06parallelSchnellHoch
Autogenes Schneiden0.9~1.20.6~1.2Relativ parallellangsamNiedrig
Plasmaschneiden3.0~4.00.5~1.0Geformt und geneigtSchnellMitte

(2) Hohe Schnittleistung

Aufgrund der Übertragungseigenschaften des Lasers ist die Laserschneidmaschine im Allgemeinen mit mehreren numerisch gesteuerten Arbeitstischen ausgestattet, und der gesamte Schneidprozess kann vollständig numerisch gesteuert werden.

Im Betrieb ist es nur notwendig, das numerische Steuerungsprogramm zu ändern, und es kann für das Schneiden von Teilen mit verschiedenen Formen, die sowohl zweidimensionale Schneiden und dreidimensionale Schneiden sein kann angewendet werden.

(3) Schnelle Schnittgeschwindigkeit

Ein Laser mit einer Leistung von 1200 W wird zum Schneiden eines 2 mm dicken Blechs aus kohlenstoffarmem Stahl verwendet, und die Schneidgeschwindigkeit kann 15000 px/Regen erreichen;

Die Schnittgeschwindigkeit erreicht 15000 px / min beim Schneiden von 5 mm dicken Polypropylenfolien.

Die Werkstoffe müssen während des Laserschneidens nicht eingespannt und fixiert werden, wodurch Werkzeug- und Vorrichtungsbau sowie Zeit für das Füllen und Stanzen eingespart werden können.

(4) Berührungsloses Schneiden

Während des Laserschneidens gibt es keinen Kontakt zwischen dem Schneidbrenner und dem Werkstück, und es gibt keinen Werkzeugverschleiß.

Um Teile mit unterschiedlichen Formen zu bearbeiten, ist es nicht notwendig, das "Werkzeug" zu wechseln, sondern nur die Leistungsparameter des Lasers zu ändern.

Der Laserschneidprozess ist geräuscharm, vibrationsarm und umweltfreundlich.

Hallo zusammen

Ich bin Shane, CEO von Artizono. Wir sind ein professionelles Anbieter von Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung in China. Kontaktieren Sie uns jetzt, um ein sofortiges Angebot für Ihre Projekte zu erhalten!

Kontakt

Sprechen Sie mit einem Experten

Unser Vertriebsingenieur wird alle Ihre Fragen beantworten und Ihnen so schnell wie möglich ein Angebot unterbreiten.

2022 Alle Rechte vorbehalten | Datenschutzbestimmungen