Cắt kim loại tấm mỏng bằng laser: Cách ngăn ngừa cong vênh và biến dạng nhiệt

Tấm kim loại mỏng là nơi mà tia laser sợi quang có vẻ có khả năng hoạt động tốt nhất và hoạt động ít dự đoán nhất. Trên thép nhẹ, thép không gỉ hoặc nhôm 0,5–2 mm, thời gian chu kỳ nhanh làm cho tấm dày hơn trông chậm—cho đến khi bộ phận được kiểm tra bị cong hoặc nhấc ra khỏi các thanh giữa tổ.

Nguyên nhân sâu xa hiếm khi nằm ở máy móc. Tấm mỏng hầu như không có khối lượng nhiệt và rất ít đường thoát nhiệt. Các đường cắt hẹp, chu kỳ ngắn và các đường chuyền tốc độ cao liên tục bơm năng lượng vào kim loại mà không thể giải phóng đủ nhanh.

Cong vênh (oằn ngoài mặt phẳng) và biến dạng nhiệt (co ngót cục bộ) là những thách thức về cân bằng quy trình. Hướng dẫn toàn diện này bao gồm các biện pháp đối phó đã được chứng minh—từ các khớp nối vi mô và chiến lược xuyên thấu để hỗ trợ lựa chọn khí và sắp xếp thông số.

Tại sao tấm mỏng bị biến dạng: Ba cơ chế

Chẩn đoán cơ chế nào chi phối vết cắt của bạn sẽ cho bạn biết biện pháp đối phó nào cần áp dụng trước.

Hành vi vật liệu trên đồng hồ đo mỏng

Đồng hồ đo mỏng hoạt động rất khác nhau tùy thuộc vào hợp kim. Kim loại có độ dẫn điện thấp tập trung năng lượng ở vết cắt, điều này rất tốt cho chất lượng cắt nhưng khó bị biến dạng. Kim loại có độ dẫn điện cao làm nóng tấm xung quanh.

• Thép nhẹ / Carbon (Xu hướng cong vênh vừa phải–cao):Chú ý đến sự hỗ trợ oxy. Phản ứng tỏa nhiệt làm tăng thêm nhiệt độ cho một phần vốn đã mỏng.

• Thép không gỉ - 304/316 (Có xu hướng cong vênh cao):Độ dẫn nhiệt thấp giúp định vị nhiệt, nghĩa là cặn và biến dạng thường xuất hiện cùng nhau.

• Nhôm (Có xu hướng vừa phải, khó phục hồi):Độ dẫn nhiệt truyền nhiệt vào tổ, nhưng nhôm không thể dễ dàng làm thẳng một khi bị uốn cong.

• Thép mạ kẽm (có xu hướng cao):Lớp phủ làm thay đổi sự hấp thụ tia laser và giải phóng khói trực tiếp vào vết cắt.

Lồng ghép và khớp nối vi mô: Giữ các bộ phận được gắn chặt

Biện pháp kiểm soát chuyển động hiệu quả nhất làdừng phần tách ra cho đến khi cắt xong. Một bộ phận vẫn còn gắn với bộ xương không thể xoay, bật hoặc rơi xuống giường.

• Khớp vi mô (Tab / Cầu):Để lại một dây chằng nhỏ không bị cắt để có thể cầm nắm, bẻ sạch bằng tay mà không làm rách mép và tạo thêm nhiệt ở mức tối thiểu.

Các thông số khởi đầu được đề xuất cho khớp nối vi mô

• Độ dày 0,5 – 0,8 mm:~0,2–0,4 mm chiều rộng khớp | 3–4 khớp trên mỗi phần (trên các cạnh và góc dài)

• Độ dày 0,8 – 1,2 mm:~0,4–0,6 mm chiều rộng khớp | 3–5 khớp trên mỗi phần (xung quanh chu vi, không bao giờ chỉ ở một bên)

• Độ dày 1,2 – 2,0 mm:~0,5–0,8 mm chiều rộng khớp | 4–6 khớp trên mỗi bộ phận (cũng gần các mạng và khe hẹp)

Quy tắc đặt hàng cắt có vấn đề:

1. Bên trong trước bên ngoài:Cắt các lỗ, khe và biên dạng bên trong trong khi bộ phận vẫn được hỗ trợ đầy đủ.

2. Tách biệt các láng giềng về thời gian và không gian:Các cấu hình cắt liền nhau tập trung nhiệt vào lưới giữa chúng.

3. Bảo vệ bộ xương:Giữ những tổ rất mỏng trên một chu vi không bị cắt hoặc một đường ray bên ngoài nặng hơn.

4. Đường viền bên ngoài cuối cùng:Đây là đường chuyền giải phóng ứng suất dư.

Chiến lược xuyên thủng và dẫn đầu cho hàng tồn kho mỏng

Điểm xuyên là điểm dừng của năng lượng đầu vào đầy đủ. Trên tấm mỏng,vùng chịu ảnh hưởng nhiệt nhỏ nhất là vùng bạn không bao giờ tạo ra.

• Bắt đầu cạnh:Tốt nhất khi các bộ phận có thể lồng vào nhau ở ranh giới của trang tính (để lại dấu mở đầu vào).

• Khu vực phế liệu:Lựa chọn mặc định cho các tổ sản xuất mỏng (yêu cầu hỗ trợ xuyên thủng từng phần trong phần mềm CAM của bạn).

• Xỏ xung / tăng tốc:Lý tưởng khi không thể xỏ lỗ một phần; thêm thời gian chu kỳ một chút nhưng ngăn ngừa hiện tượng nổ máy.

• Đâm toàn lực:Chỉ dành cho phần cuối dày hơn của phạm vi (xuyên toàn lực 0,5–1 mm gây ra biến dạng nghiêm trọng).

Mẹo thiết kế dẫn đầu:

• Giữ đầu mốingắn. Các đầu dẫn dài, có góc cạnh dành cho tấm 6 mm tạo thêm đường dẫn nóng không cần thiết trên phôi 1 mm.

• Cách tiếp cận từbên phế liệu. Dấu đầu vào bên trong một hồ sơ đã hoàn thiện là một khiếm khuyết vĩnh viễn.

• Dẫn ra và nhấc lênđường viền trước khi chùm tia dừng lại—không bao giờ dừng lại trên khu vực đã cắt trước đó hoặc nhịp không được đỡ.

Khí hỗ trợ: Phóng ra, làm mát và đầu vào nhiệt

Khí hỗ trợ có hai nhiệm vụ trên máy đo mỏng: đẩy vật liệu nóng chảy vàlàm mát kerf. Công việc thứ hai đó làm cho việc lựa chọn khí trở thành một lựa chọn quan trọng để ngăn ngừa sự biến dạng.

Lưu ý: Xác minh áp suất so với thông số kỹ thuật của nhà sản xuất máy của bạn—áp suất điều chỉnh không phải là áp suất vòi phun thực tế trong điều kiện cắt. Đảm bảo nguồn cung cấp khí đốt của bạn hoàn toàn sạch và khô để bảo vệ hệ thống quang học.

Hướng dẫn điều chỉnh thông số nhanh

Khi gặp phải hiện tượng biến dạng, hãy sử dụng hướng dẫn định hướng này để điều chỉnh cửa sổ quy trình của bạn (nhằm đạt được lượng nhiệt đầu vào thấp nhất trên mỗi đơn vị chiều dài cắt):

• Triệu chứng: Cong vênh hoặc gợn sóng tổ——Tăng tốc độ trong cửa sổ cắt hoàn chỉnh; công suất trung bình thấp hơn; mở rộng khoảng cách trình tự

• Triệu chứng: Trôi trên các cạnh dài——Tăng tốc độ; công suất đỉnh thấp hơn; thêm điểm dừng giữa các lượt đi.

• Triệu chứng: Các góc bị bo tròn hoặc bị cháy——Sử dụng điều khiển góc hoặc giảm công suất; làm chậm tốc độ thay đổi dần dần.

• Triệu chứng: Mạng lưới bị biến dạng——Lồng lại để các trang web được cắt sau cùng; thêm các khớp vi mô; giảm năng lượng và tăng tốc độ thông qua web.

Câu hỏi thường gặp

Sự cong vênh có phải là dấu hiệu cho thấy tia laser sợi quang của tôi không đủ công suất hoặc bị lệch?

Thường thì không. Sự cong vênh trên phôi 0,5–2 mm bị chi phối bởi sự cân bằng nhiệt và trình tự tổ. Một cỗ máy được căn chỉnh hoàn hảo với tổ hợp trình tự kém và không có khớp nối vi mô vẫn sẽ tạo ra các bộ phận mỏng.

Hiện tượng cong vênh trên tấm mỏng có thể loại bỏ hoàn toàn được không?

Không. Một số chuyển động vốn có khi cắt sẽ giải phóng ứng suất dư bị khóa bên trong tấm gốc. Mục tiêu thực tế là giữ độ biến dạng trong phạm vi dung sai của bộ phận bằng cách sử dụng các khớp nối vi mô, trình tự được tối ưu hóa và giảm lượng nhiệt đầu vào.

Các khớp siêu nhỏ có làm chậm quá trình sản xuất không?

Họ bổ sung thêm một lượng nhỏ chiều dài cắt và một bước gỡ tab đơn giản, dễ dàng bù đắp bằng cách ngăn ngừa phế liệu và xử lý hư hỏng. Một vài mối nối được đặt đúng vị trí sẽ rẻ hơn nhiều so với cả một lô cong.

Có nên chuyển từ oxy sang nitơ để cắt thép nhẹ mỏng?

Nó phụ thuộc vào yêu cầu chất lượng của bạn. Hỗ trợ oxy làm tăng thêm nhiệt phản ứng, gây ra nhiều biến dạng hơn. Nitơ trơ ở áp suất cao mang lại chi tiết phẳng hơn và cạnh sáng, không chứa oxit—với chi phí khí cao hơn và tốc độ có thể thấp hơn. Hãy kiểm tra cả hai trên máy đo cụ thể của bạn trước khi đưa vào sản xuất.

Bạn đã sẵn sàng tối ưu hóa việc cắt Laser tấm mỏng của mình chưa?

Tấm mỏng không thể tha thứ cho các lỗi thiết lập, nhưng một khi quy trình của bạn được thực hiện, nó sẽ trở thành công việc nhanh nhất và mang lại nhiều lợi nhuận nhất mà tia laser sợi quang của bạn có thể chạy.

Đối với các thành phần kim loại tấm có độ chính xác—chẳng hạn như vỏ, giá đỡ, tấm và tủ trong phạm vi 0,5–2 mm—thành công đòi hỏi chất lượng chùm tia mạnh mẽ ở công suất thấp, phân phối khí áp suất cao và phần mềm lồng ghép tiên tiến.

Nói chuyện với một kỹ sư ứng dụng
Gửi cho chúng tôi các loại vật liệu, phạm vi độ dày và dung sai độ phẳng chặt chẽ nhất của bạn. Nhóm kỹ thuật của chúng tôi sẽ xem xét cửa sổ quy trình của bạn và sắp xếp các mẫu cắt trên vật liệu của riêng bạn.