Standard für Faserlaserschneidmaschinen: Wie kann man die Parameter einer Faserlaserschneidmaschine ablesen?

Beim Laserschneiden kann der Hilfsluftdruck die Schlacke während des Schneidprozesses abführen und die Wärmeeinflusszone kühlen. Zu den Hilfsgasen zählen Sauerstoff, Druckluft, Stickstoff und Inertgase. Bei einigen metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen werden in der Regel Inertgase oder Druckluft verwendet, um ein Verbrennen des Materials zu verhindern, beispielsweise beim Schneiden von Aluminiumlegierungen. Für die meisten Metalle kommen reaktive Gase (wie Sauerstoff) zum Einsatz, da Sauerstoff die Metalloberfläche oxidiert und die Schneidleistung verbessert. Ist der Hilfsluftdruck zu hoch, entstehen Wirbelströme an der Materialoberfläche. Diese beeinträchtigen den Abtransport der Schmelze, was zu einer Verbreiterung des Schnittspalts und einer rauen Schnittfläche führt. Ist der Luftdruck hingegen zu niedrig, kann die Schmelze nicht vollständig abgeführt werden, und die Materialunterseite bleibt am Laserstrahl haften. Daher muss der Hilfsgasdruck während des Schneidvorgangs angepasst werden, um die beste Schnittqualität zu erzielen.

Die Laserleistung hat einen erheblichen Einfluss auf Schnittgeschwindigkeit, Schnittbreite, Schnittdicke und Schnittqualität. Der Leistungsbedarf hängt von den Materialeigenschaften und dem Schneidprozess ab. Beispielsweise benötigen Materialien mit guter Wärmeleitfähigkeit, hohem Schmelzpunkt und hoher Reflexion der Schnittfläche eine höhere Laserleistung. Unter bestimmten weiteren Bedingungen ist die optimale Laserleistung für beste Schnittqualität in der Regel beim Laserschneiden vorhanden. Eine weitere Reduzierung oder Erhöhung der Leistung kann zu Schlackenbildung oder Überhitzung führen und somit die Bearbeitungsqualität mindern.

Zusätzlich erhöht sich mit steigender Entladungsspannung die Laserintensität aufgrund der höheren Eingangsspitzenleistung, wodurch sich der Spotdurchmesser und somit auch die Spaltbreite vergrößern. Mit zunehmender Pulsdauer steigt die mittlere Laserleistung und damit auch die Spaltbreite. Generell verbreitert sich der Spalt mit steigender Pulsfrequenz. Überschreitet die Frequenz einen bestimmten Wert, verringert sich die Spaltbreite wieder.

Beim Laserschneiden hat die Schnittgeschwindigkeit einen erheblichen Einfluss auf die Qualität des Schnittguts. Die optimale Schnittgeschwindigkeit führt zu relativ glatten Schnittkanten und verhindert Schlackenbildung am Materialgrund. Bei konstantem Hilfsgasdruck und konstanter Laserleistung verhält sich die Schnittgeschwindigkeit umgekehrt proportional zur Spaltbreite. Bei geringerer Schnittgeschwindigkeit wirkt die Laserenergie länger im Spalt, was zu einer größeren Spaltbreite führt. Ist die Geschwindigkeit zu gering, ist die Einwirkzeit des Laserstrahls zu lang, der Unterschied zwischen Ober- und Unterseite des Werkstücks zu groß, die Schnittqualität sinkt und die Produktionseffizienz wird stark reduziert. Mit steigender Schnittgeschwindigkeit der Faserlaserschneidanlage verkürzt sich die Einwirkzeit der Laserenergie auf das Werkstück, wodurch Wärmediffusion und Wärmeleitung reduziert werden und die Spaltbreite entsprechend abnimmt. Ist die Geschwindigkeit zu hoch, wird das Werkstück aufgrund unzureichender Wärmeeinbringung nicht vollständig durchtrennt. Dieses Phänomen tritt bei unvollständigem Schneiden auf, da die Schmelze nicht rechtzeitig abgeführt werden kann. Dadurch muss die Schnittstelle wieder verschweißt werden.

Die Fokusposition ist der Abstand zwischen Laserfokus und Werkstückoberfläche. Sie beeinflusst direkt die Oberflächenrauheit, die Neigung und Breite der Schnittfuge sowie die Schlackenhaftung. Liegt der Fokus zu weit vorne, erhöht sich die Wärmeaufnahme am unteren Ende des Werkstücks. Bei konstanter Schnittgeschwindigkeit und konstantem Luftdruck fließen das zu schneidende Material und das geschmolzene Material in der Nähe des Schnittspalts flüssig an der Unterseite des Werkstücks entlang. Nach dem Abkühlen haftet das geschmolzene Material kugelförmig an der Unterseite. Liegt der Fokus hingegen zu weit hinten, wird weniger Wärme von der Unterseite des Werkstücks aufgenommen, sodass das Material im Schnittspalt nicht vollständig aufgeschmolzen wird. Es bleiben scharfe, kurze Materialreste an der Oberfläche haften. Im Allgemeinen sollte der Fokus auf der Werkstückoberfläche oder etwas darunter liegen. Die Anforderungen variieren jedoch je nach Material. Beim Schneiden von Kohlenstoffstahl ist die Schnittqualität besser, wenn der Fokus auf der Plattenoberfläche liegt. Beim Schneiden von Edelstahl sollte der Fokus auf der Plattendicke liegen.

Faserlaserschneidmaschine i5

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