Лазерная резка тонкого листового металла: как предотвратить коробление и тепловую деформацию

Тонкий листовой металл – это то место, где волоконный лазер выглядит наиболее эффективным и ведет себя наименее предсказуемо. При обработке мягкой стали, нержавеющей стали или алюминия толщиной 0,5–2 мм из-за короткого времени цикла более толстый лист выглядит медленным — до тех пор, пока деталь не прибудет на проверку заметно изогнутой или не поднимется с планок в середине раскроя.

Первопричиной редко является машина. Тонкий лист почти не имеет тепловой массы и имеет очень мало путей для отвода тепла. Узкие пропилы, короткие циклы и высокоскоростные проходы постоянно перекачивают энергию в металл, который не может отдать ее достаточно быстро.

Деформация (выпучивание вне плоскости) и тепловая деформация (локальная усадка) представляют собой проблемы, связанные с балансировкой процесса. В этом подробном руководстве описаны проверенные меры противодействия — от микросоединений и стратегий прокалывания до помощи в выборе газа и последовательности параметров.

Почему тонкий лист искажается: три механизма

Диагностика того, какой механизм доминирует в вашем порезе, подскажет вам, какую контрмеру следует применить в первую очередь.

Поведение материала на тонких калибрах

Тонкие калибры ведут себя по-разному в зависимости от сплава. Металлы с низкой проводимостью концентрируют энергию в зоне пропила, что отлично влияет на качество резки, но снижает вероятность искажений. Металлы с высокой проводимостью предварительно нагревают окружающий лист.

• Мягкая/углеродистая сталь (тенденция к деформации от умеренной до высокой):Следите за кислородной поддержкой. Экзотермическая реакция сильно нагревает и без того тонкое сечение.

• Нержавеющая сталь – 304/316 (высокая склонность к короблению):Низкая теплопроводность локализует тепло, а это означает, что окалина и искажения часто появляются вместе.

• Алюминий (умеренная тенденция, трудно восстанавливается):Проводимость распространяет тепло в гнездо, но алюминий после изгиба нелегко выпрямить.

• Сталь с покрытием/оцинкованная (высокая тенденциозность):Покрытия изменяют поглощение лазера и выделяют пары непосредственно в пропил.

Раскладка и микросоединения: сохранение прикрепления деталей

Единственным наиболее эффективным средством контроля движения являетсяпредотвращение отделения детали до завершения резки. Часть, все еще привязанная к скелету, не может поворачиваться, пружинить или падать в кровать.

• Микросуставы (вкладки/мосты):Оставьте небольшую неразрезанную связку, которая выдерживает манипуляции, легко разрывается вручную, не разрывая края, и добавляет минимальное тепло.

Рекомендуемые начальные параметры для микросоединений

• Толщина 0,5 – 0,8 мм:ширина шва ~0,2–0,4 мм | 3–4 стыка на деталь (по длинным краям и углам)

• Толщина 0,8 – 1,2 мм:~0,4–0,6 мм ширина шва | 3–5 стыков на деталь (по периметру, никогда только с одной стороны)

• Толщина 1,2 – 2,0 мм:ширина шва ~0,5–0,8 мм | 4–6 стыков на деталь (также вблизи узких перемычек и пазов)

Важные правила резки:

1. Внутри, прежде чем снаружи:Вырезайте отверстия, прорези и внутренние профили, пока деталь еще полностью поддерживается.

2. Отдельные соседи во времени и пространстве:Профили разрезают спину к спине, концентрируя тепло в перегородке между ними.

3. Защитите скелет:Держите очень тонкие гнезда на неразрезанном периметре или на более тяжелой внешней направляющей.

4. Внешний контур последний:Это проход, который снимает остаточное напряжение.

Стратегии Пирса и ввода для тонкой заготовки

Прокол — это стационарная точка полного подвода энергии. На тонком листе,самая маленькая зона термического воздействия — та, которую вы никогда не делаете.

• Начало края:Лучше всего, когда детали можно вкладывать на границе листа (оставляет открытую входную метку).

• Зона металлолома Пирс:Выбор по умолчанию для тонких производственных раскроев (требуется поддержка прожига вне детали в вашем программном обеспечении CAM).

• Импульсный / Нарастающий Пирс:Идеален, когда прокол вне части невозможен; немного увеличивает время цикла, но предотвращает выбросы.

• Полная мощность Пирса:Только для более толстого конца диапазона (прокалывание на полной мощности 0,5–1 мм вызывает серьезные искажения).

Вводные советы по дизайну:

• Сохраняйте вводные данныекороткий. Длинные угловые вводы, предназначенные для листов толщиной 6 мм, добавляют ненужный горячий проход на заготовке толщиной 1 мм.

• Подход ссторона металлолома. Заходная отметка внутри готового профиля является необратимым дефектом.

• Выведите и взлетитеконтур до остановки балки — никогда не задерживайтесь на ранее вырезанной области или неподдерживаемом пролете.

Вспомогательный газ: выброс, охлаждение и подвод тепла

Вспомогательный газ на тонком манометре выполняет две задачи: выбрасывать расплавленный материал иохлаждение пропила. Эта вторая задача делает выбор газа жизненно важным для предотвращения искажений.

Примечание. Проверьте давление на соответствие спецификациям производителя вашего станка — давление регулятора не является фактическим давлением сопла в условиях резки. Чтобы защитить оптику, убедитесь, что подача газа полностью чистая и сухая.

Руководство по быстрой настройке параметров

Если вы столкнулись с деформацией, используйте эту направляющую для настройки технологического окна (стремясь к минимальному погонному теплу на единицу длины резки):

• Симптом: коробление или волнение гнезда.——Увеличьте скорость в окне полной резки; более низкая средняя мощность; увеличить интервал между последовательностями.

• Признак: снос на длинных кромках.——Увеличить скорость; более низкая пиковая мощность; добавить задержки между проходами.

• Признак: углы закругляются или горят.——Используйте угловой контроль или пониженную мощность; замедляйте скорость, меняйте постепенно.

• Симптом: тонкие паутины деформируются.——Повторно гнездите, чтобы паутину обрезали в последнюю очередь; добавить микросуставы; уменьшите мощность и увеличьте скорость через сеть.

Часто задаваемые вопросы

Является ли деформация признаком того, что мой волоконный лазер недостаточно мощный или неправильно настроен?

Обычно ни то, ни другое. Коробление на заготовке толщиной 0,5–2 мм определяется тепловым балансом и последовательностью гнезд. Идеально выровненный станок с неправильно расположенным гнездом и отсутствием микростыков все равно будет прогибать тонкие детали.

Можно ли полностью устранить коробление тонкого листа?

Нет. При резке возникает некоторое движение, которое снимает остаточное напряжение, запертое внутри исходного листа. Реалистичная цель — удержать деформацию строго в пределах допуска детали с помощью микросоединений, оптимизированной последовательности и снижения тепловложения.

Не слишком ли микросуставы замедляют производство?

Они добавляют небольшую длину реза и простой этап удаления выступов, который легко окупается, предотвращая брак и повреждения при обращении. Несколько удачно расположенных соединений обходятся гораздо дешевле, чем целая партия изогнутых деталей.

Должен ли я перейти с кислорода на азот для резки тонкой мягкой стали?

Это зависит от ваших требований к качеству. Кислородная помощь увеличивает тепло реакции, что приводит к еще большим искажениям. Инертный азот под высоким давлением позволяет получить более плоскую деталь и блестящую кромку без оксидов — при более высоких затратах газа и потенциально более низкой скорости. Прежде чем приступать к серийному производству, протестируйте оба варианта на своем конкретном манометре.

Готовы оптимизировать лазерную резку тонких листов?

Тонкий лист не прощает ошибок при настройке, но как только ваш процесс будет отлажен, он станет самой быстрой и прибыльной работой, которую может выполнить ваш волоконный лазер.

Для прецизионных компонентов из листового металла, таких как корпуса, кронштейны, панели и шкафы толщиной 0,5–2 мм, успех требует надежного качества луча при низкой мощности, подачи газа под высоким давлением и передового программного обеспечения для раскроя.

Поговорите с инженером по применению
Отправьте нам свои марки материалов, диапазон толщины и минимальные допуски на плоскостность. Наша команда инженеров проверит ваше технологическое окно и организует вырезку образцов вашего собственного материала.