Warum einen Metalllaserschneider verwenden?

Dies funktioniert nicht nur auf Stahlplatten, sondern auch auf Aluminiumplatten, Baustahl, Edelstahl, um nur einige zu nennen. Der Laserschneidprozess ist sehr präzise und liefert eine hervorragende Schnittqualität. Es gibt eine sehr kleine Schnittbreite und eine kleine Wärmeeinflusszone, und es macht die Schnitte in extrem komplizierte Geometrien, Formen und kleine Löcher.

Viele wissen vielleicht nicht, dass das Wort „LASER“ die Abkürzung für Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission ist. Die eigentliche Frage ist, wie kann Licht einfach durch eine Stahlplatte schneiden? In diesem Artikel beantworten wir diese und andere wichtige Fragen zu Metall-Laserschneidern.

Ein Laserstrahl ist eine Lichtsäule mit sehr hoher Intensität, Wellenlänge oder Farbe. Bei einem typischen CO2-Laser liegt diese Wellenlänge im infraroten Teil des Lichtspektrums und ist daher für das menschliche Auge unsichtbar. Der Lichtstrahl ist sehr schmal und hat einen Durchmesser von fast 10 mm, wenn er durch den Strahlengang der Maschine geleitet wird.

Dies geschieht über den Laserresonator, der den Strahl erzeugt. Es gibt viele Möglichkeiten, es in der Vielzahl von Wegen durch viele Spiegel oder Strahlflexoren zu reflektieren. Dann wird der letzte Weg virtuell auf das Stahlwerkstück fokussiert. Dieser hochintensive Laserstrahl bewegt sich entlang der Düse und zielt dann auf die Platte. Durch diese Düsenöffnung strömt auch komprimiertes Gas wie Sauerstoff oder Stickstoff.

Das Spezialobjektiv für Laser

Zur Fokussierung des Laserstrahls kann eine spezielle Linse oder ein gekrümmter Spiegel verwendet werden, dies erfolgt im Laserschneidkopf. Der Strahl muss genau fokussiert werden, damit die Brennpunktform und die Energiedichte an diesem Punkt perfekt rund und kohärent und in der Düse zentriert sind.

Die Wärmedichte an diesem Punkt ist intensiv, wenn Sie einen großen Strahl auf einen einzelnen Punkt konzentrieren. Denken Sie daran, die Sonnenstrahlen mit einer Lupe auf ein Blatt zu fokussieren und wie dies ein Feuer auslösen kann. Stellen Sie sich jetzt vor, 6 kW Energie an einem Ort zu konzentrieren, und Sie können sich vorstellen, wie heiß dieser Ort werden wird.

Schnelles Aufheizen, Schmelzen und teilweises oder vollständiges Verdampfen des Materials wird durch eine hohe Leistungsdichte bewirkt. Die Wärme des Laserstrahls reicht aus, um beim Schneiden von Baustahl einen herkömmlichen „Oxy-Fuel“-Verbrennungsprozess zu starten, und das Laserschneidgas ist reiner Sauerstoff, ähnlich wie bei einem Oxy-Fuel-Brenner.

Der Laserstrahl schmilzt das Material tatsächlich beim Schneiden von Edelstahl oder Aluminium, und Stickstoff bläst das geschmolzene Metall unter hohem Druck aus dem Spalt.

Der Schneidkopf wird in einem CNC-Lasercutter über eine Metallplatte in Form des gewünschten Teils geschoben und schneidet dabei ein Teil von der Platte ab. Durch die kapazitive Höhensteuerung wird ein sehr präziser Abstand zwischen Düsenspitze und Schneidplatte eingehalten.

Dieser Abstand ist wichtig, da er bestimmt, wo sich der Fokus in Bezug auf die Plattenoberfläche befindet. Die Qualität des Schnitts kann durch Anheben oder Absenken des Fokus knapp über der Plattenoberfläche, auf der Oberfläche oder knapp unter der Oberfläche beeinflusst werden. Es gibt viele, viele andere Parameter, die ebenfalls die Schnittqualität beeinflussen. Wenn jedoch alles richtig gesteuert wird, ist das Laserschneiden ein stabiler, zuverlässiger und hochpräziser Schneidprozess.

Schneiden von Stahl mit Autogen-, Plasma- und Laserschneider

Es gibt viele Möglichkeiten, Weichstahlbleche zu schneiden, die für die Automatisierung geeignet sind. Allerdings sind nicht alle Verfahren für dünnere Bleche sinnvoll, andere für dickere Bleche. Manche sind schnell, manche langsam. Einige sind billig, andere sind teuer. Es gibt präzise Wege und dann gibt es ein paar Wege, die ungenau sind.

Lassen Sie uns nun die Stärken und Schwächen der einzelnen Verfahren vergleichen und dann einige Kriterien auflisten, anhand derer entschieden werden kann, welches Verfahren für Ihre Anwendung am besten geeignet ist.

Sauerstoff und Oxy-Brennstoff

Das Schneiden mit einem Sauerstoff- oder Flammbrenner ist mit Abstand das älteste Schneidverfahren, das bei Baustahl angewendet werden kann. Es wird allgemein angenommen, dass es sich um ein einfaches Verfahren handelt und dass die Ausrüstung und das Zubehör relativ kostengünstig sind. Der Autogenbrenner kann eine sehr dicke Platte durchschneiden, was hauptsächlich durch die zugeführte Sauerstoffmenge begrenzt ist.

Es ist nicht ungewöhnlich, 36 und sogar 48 Zoll Stahl zu verwenden, wenn ein Sauerstoffbrenner verwendet wird. Wenn es jedoch um das Profilieren von Stahlplatten geht, wird der Großteil der Arbeit auf einer Platte ausgeführt, die 12 Zoll dick und dünner ist. Ein richtig eingestellter Autogenbrenner sorgt für eine glatte, rechtwinklige Schnittfläche. Unten ist wenig Schlacke und die Vorwärmflamme ist oben nur leicht abgerundet. Diese Oberfläche ist für viele Anwendungen ohne weitere Behandlung ideal.

Wie wäre es mit etwas nützlichem Plasmaschneiden?

Plasma- oder Gasschneiden ist ideal für Platten mit einer Dicke von mehr als 1 Zoll, kann aber mit einigen Schwierigkeiten bis zu einer Dicke von etwa 1/4 Zoll verwendet werden. Dies ist ein relativ langsamer Vorgang, der bei 1-Zoll-Material etwa 20 Zoll pro Minute dauert. Eine weitere großartige Sache beim Sauerstoffschneiden ist, dass Sie problemlos mit mehreren Brennern gleichzeitig schneiden können, was Ihre Produktivität erhöht.

Plasmaschneiden ist ein wunderbares Verfahren zum Schneiden von Baustahlblechen, das viel höhere Geschwindigkeiten als das Sauerstoffschneiden bietet, aber eine bestimmte Kantenqualität erfordert. Plasma ist hier schwierig. Die Kantenqualität hat einen guten Punkt, typischerweise zwischen etwa 1/4 "und 1,5", je nach Schneidstrom.

Die allgemeine Rechtwinkligkeit der Kanten beginnt sich zu verschlechtern, wenn die Platte sehr dünn oder sehr dick wird, obwohl die Kantenglätte und das Schlackenverhalten immer noch recht gut sein können.

Plasmaausrüstung kann im Vergleich zu einem Autogenbrenner teuer sein, da ein komplettes System eine Stromversorgung, einen Wasserkühler (in Systemen über etwa 100 A), einen Gasregler, Brennerkabel, kombinierte Schläuche und Kabel und den Brenner selbst benötigt.

Die erhöhte Produktivität von Plasma im Vergleich zu Sauerstoffbrennstoff macht sich jedoch schnell in den Systemkosten bezahlt. Sie können Plasma mit mehreren Brennern gleichzeitig schneiden, dies ist jedoch normalerweise mit zusätzlichen Kosten verbunden, die auf zwei Brenner begrenzt sind. Einige Kunden entscheiden sich jedoch für bis zu drei oder vier Plasmasysteme auf einer einzigen Maschine.

Dies sind jedoch in der Regel High-End-Hersteller, die große Mengen derselben Teile schneiden, um die Produktionslinie anzutreiben.

Laserschneiden ist das Beste!

Das Laserschneidverfahren eignet sich zum Schneiden von Baustahl mit einer Dicke von bis zu 1,25 Zoll. Mit Ausnahme der 1-Zoll-Barriere muss alles stimmen, damit sie zuverlässig funktioniert, einschließlich Material (Laserstrahl), Gasreinheit, Düsenzustand und Strahlqualität.

Der Laser ist kein sehr schneller Prozess, da Baustahl im Grunde nur ein Brennprozess ist, der die extreme Hitze eines fokussierten Laserstrahls anstelle einer vorgeheizten Flamme nutzt. Daher ist die Geschwindigkeit durch die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion zwischen Eisen und Sauerstoff begrenzt. Der Laser ist jedoch ein sehr präzises Verfahren.

Erzeugt eine sehr schmale Schnittbreite und kann dadurch sehr präzise Konturen und exakte kleine Löcher schneiden. Die Kantenqualität ist normalerweise sehr, sehr gut, mit sehr wenigen Zahn- und Verzögerungslinien, sehr geraden Kanten und wenig oder keiner Krätze.

Ein weiterer großer Vorteil des Laserverfahrens ist seine Zuverlässigkeit. Die Lebensdauer der Verbrauchsmaterialien ist sehr lang und die Automatisierung der Maschine sehr gut, so dass viele Laserschneidoperationen „bei ausgeschaltetem Licht“ durchgeführt werden können. Stellen Sie sich vor, Sie laden ein riesiges Stück 250 x 1000 mm Stahlblech mit einer Dicke von 1/2 Zoll auf den Tisch, drücken den Startknopf und fahren dann für den Abend nach Hause. Wenn Sie morgens zurückkommen, können Sie Hunderte von Teilen schneiden und zum Entladen bereit sein.

Aufgrund der Komplexität der Strahlführung eignen sich CO2-Laser nicht zum Schneiden mit mehreren Köpfen auf derselben Maschine. Mit Faserlasern ist es jedoch möglich, mit mehreren Köpfen zu schneiden.