Hoe stelt u de hulpgasdruk in voor lasersnijden van dikke platen?

Waarom hulp-gasdruk de verborgen variabele is bij snijden van dikke platen

Lasersnijden met hoog vermogen lijkt op een strijd tussen straalvermogen en plaatdikte, maar de hulp-gasstroom bepaalt vaak wie wint. Bij dikke platen blaast de straal gesmolten metaal uit de snijgroef, koelt de snijkant af en beschermt de mondstukken tegen spatting. Zodra één van deze functies onvoldoende wordt uitgevoerd, verslechtert de snijkwaliteit snel.

Een te lage druk laat slak op de onderkant of snijdt de plaat gedeeltelijk door. Een te hoge druk vervormt de snijgroef, veroorzaakt taper en maakt de snijkant ruw. Bij een koolstofstaalplaat van 20 mm kan een verschil van slechts één bar de snijkant veranderen van ‘productieklare toestand’ naar ‘herwerkingsvereiste toestand’. ISO 9013, de internationale norm voor classificatie van thermische snijkwaliteit, koppelt de randkwaliteit aan processtabiliteit; dus ondersteunt drukregeling herhaalbare productie. Daarom verdient het instellen van de hulpgasdruk bij lasersnijden van dikke platen meer aandacht dan een vluchtige blik op het parameterschema.

Het gas afstemmen op het materiaal

De keuze van het gas gaat vooraf aan de drukinstelling. Zuurstof is de standaardkeuze voor dikke koolstofstaalplaten, omdat de exotherme reactie extra snijenergie levert. Het nadeel is een licht geoxideerde snijkant die meestal gereinigd moet worden voordat er wordt geschilderd of verzinkt.

Stikstof is de schonere optie voor roestvrij staal en aluminium. Het levert een glanzende, oxidevrije snijkant, maar vereist een hogere druk en volume omdat het snijden bijna volledig afhangt van de laserstraal. Menggassen en perslucht bieden een evenwicht tussen kwaliteit van de snijkant en kosten.

Voor bewerkingen waarbij een breed scala aan materialen wordt gesneden, is een gasproductiesysteem ter plaatse een oplossing voor het vervelende wisselen van gasflessen. Raysoar biedt menggassystemen (FCP/FCS), stikstof met een zuiverheid van 99,99 % voor helder snijden (BCP/BCE) en zuivere-lucht-snijsystemen (PAP/PAB) voor verschillende vermogensbereiken.

Drukinstellingen per materiaal en dikte

Er bestaat geen universeel getal, maar de onderstaande bereiken vormen een praktisch uitgangspunt voor vezellasersnijden in de klasse van 6 kW tot 20 kW. Gebruik ze als basis en pas ze verder af op basis van de toestand van de sproeikop, de focus en de lens.

Een hogere stikstofdruk is niet altijd beter. Zodra de snijopening volledig is geëvacueerd, verhoogt extra druk voornamelijk de gaskosten en de slijtage van de mondstukken. Het doel is de minimale druk die een rand zonder slak geeft.

Hoe de druk op de machine aan te passen

Begin met de hardware. Controleer de spuitstuk boorgat op slijtage, controleer de afstand tussen mondstuk en werkstuk, en zorg ervoor dat de filters in de gasleiding schoon zijn. Een versleten mondstuk verandert een gladde straal in een turbulente spuit en maakt elke drukmeting onbetrouwbaar.

Vervolgens laadt u de basisinstellingen uit de snijparameterbibliotheek en voert u een teststrook uit op afvalmateriaal. Let op de onderkant voor slakvorming en op de bovenkant voor afronding. Als de snede schoon is maar traag, verhoogt u de druk met stappen van 0,5 bar voor stikstof of 0,1 bar voor zuurstof. Als de snijkant ruwer wordt of de snijbreedte toeneemt, verlaagt u de druk weer.

Bij één opdracht bij een fabrikant van chemische apparatuur in Zuid-China worstelde het team met aanhoudende onderkant-bobbel op 25 mm roestvrij staal. Op het parameterschema stond 22 bar, maar de werkplaats gebruikte 18 bar om gas te besparen. Door de druk te verhogen naar 23 bar en een beschadigde mondstuk te vervangen, verdween de bobbel en werd de postbewerkingsduur ongeveer gehalveerd. De oplossing was niet meer laservermogen, maar het geven van voldoende druk aan het gas om de taak volledig te voltooien.

Veelgemaakte fouten en een stabielere gasbron

Het gebruik van elk materiaal onder dezelfde druk is de snelste manier om gas te verspillen en snijkanten te verpesten. Het negeren van gaszuiverheid en dauwpunt laat vocht in de stroom binnendringen, wat zich vertoont als onvoorspelbaar snijden van aluminium en roestvast staal. Alleen vertrouwen op flessendruk is riskant, omdat de flesdruk tijdens een werkdag daalt, waardoor het laatste plaatmateriaal anders kan worden gesneden dan het eerste. Een beschadigde of vuile nozzle vernietigt de coherente gasstroom nog voordat de straal het plaatmateriaal bereikt.

Een op locatie geïnstalleerde stikstof- of menggasgenerator lost het probleem aan de leverzijde op. In plaats van flessenleveringen te plannen en de daling van de druk te volgen, haalt de machine continu gas met een gestuurde zuiverheid en druk. Voor hoogvermogen mengsnijden zijn systemen die zijn afgestemd op laser vermogens van 12 tot 120 kW geschikt voor het volledige druk- en debietbereik. Voor helder snijden tot 30 kW zorgt een stikstofunit met 99,99 % zuiverheid voor schone snijkanten zonder de logistieke uitdagingen van flessen. Voor lagervermogen luchtsnijden vervangt een zuiver-lucht-systeem onder 12 kW flessenstikstof bij dunner werkstukmateriaal.

Eindchecklist voordat de volgende run wordt gestart

Voordat u de volgende opdracht voor dikke platen uitvoert, werkt u deze lijst af. Controleer of het gasstype overeenkomt met het materiaal. Stel de druk in op de basiswaarde voor die dikte. Controleer of de zuiverheid van het gas en het dauwpunt binnen de specificatie liggen. Controleer het mondstukbinnenprofiel en vervang het indien de opening ovaal is versleten of bedekt is met spatten. Voer een teststrook uit en controleer de snijkant voordat u de volledige plaat bewerkt. Controleer de stroommeteruitslag ten opzichte van de doelwaarde, niet alleen de manometeruitslag.

Bedrijven die gedurende meerdere ploegen diverse materialen snijden, kunnen overschakelen van cilindervoorziening naar een Raysoar-gassysteem ter plaatse en zo een constante druk behouden plaat na plaat. Stabiel gas, de juiste druk en een schoon mondstuk verbeteren de kwaliteit bij dikke platen meer dan het verhogen van het laservermogen ooit kan doen.