Защо квадратните тръби представляват различни предизвикателства в сравнение с плоски листове

Повечето производители, които преминават от рязане на плоски листове към обработка на тръби, недооценяват колко различни са изискванията към програмирането и настройката. Тръбната лазерна режеща машина обработва кръгли, квадратни и правоъгълни профили, но квадратните и правоъгълните тръби пораждат специфичен набор от предизвикателства: преходи в ъгловата геометрия, вариации в равнинността на плоските повърхности и необходимостта от поддържане на постоянна фокусна дистанция от режещата глава при проследяване около 90-градусов ъгъл.

Физиката при ъгъла заслужава внимание. Докато лазерната глава преминава от равна повърхност към ъгловия радиус, дълбочината на фокусната точка се променя спрямо повърхността на материала. Повечето съвременни лазерни системи за тръби компенсират това автоматично чрез капацитивно измерване на височината, но забавянето в отговора по време на бързи промени в посоката все още може да повлияе на качеството на рязането, ако скоростите на подаване не се коригират в точките преди достигане на ъгъла.

Закрепване, конфигурация на подаващия патрон и подготовката на материала

Преди първото рязане да започне, настройката за обработка на материала определя голяма част от това, което следва. Профилните тръби често постъпват с леко усукване по дължината, особено при по-тънки стени. Тръба, която влезе в машината дори с усукване от 2 градуса, ще се отклони от оста при въртене на патрона за профилно рязане, което води до ъглови грешки при елементи, които трябва да са перпендикулярни на оста на тръбата.

Проверката на усукването преди натоварване и отхвърлянето на материала, който надвишава допустимите отклонения, е по-бърза от опитите за компенсация по време на последващата обработка. Повечето доставчици на тръбни лазерни машини посочват максимална стойност за усукване на метър за материала, с който машината може да работи надеждно.

Налягането на предния и задния патрон също има по-голямо значение при квадратни тръби в сравнение с кръгли. Кръглата тръба се центрира автоматично при симетрично налягане на патрона. При квадратната тръба повърхностите на челюстите на патрона трябва да са подравнени с плоските страни на профила. Неподравнените челюсти предизвикват микровъртене по време на цикъла на подаване, което се проявява като позиционно отместване при последователните елементи.

Програмиране за пресичащи се резове и коси съединения

Квадратните тръби се използват широко в структурното производство, което означава, че значителна част от работата по рязане включва коси съединения, седловидни резове и фаски по краищата за подготвяне на заварките. Програмирането на тези резове с тръбен лазер следва различна логика в сравнение с разполагането на детайли върху плосък лист.

Софтуерът за рязане изисква точни данни за напречното сечение на тръбата, включително радиуса на ъглите. Повечето студеноформовани квадратни тръби имат радиус на ъглите приблизително 1,5–3 пъти по-голям от дебелината на стената. Ако програмата третира ъгъла като истински прав ъгъл, действителното рязане ще се отклони от програмирания път при всяка промяна на ъгъла, а при сглобяването на косо спояване ще се образува зазор, дори когато размерите изглеждат коректни на чертежа.

Избор на газ и настройки на налягането за различни дебелини на стената

Изборът на помощен газ при лазерно рязане на тръби влияе както върху качеството на рязаната повърхност, така и върху поведението на наплавките във вътрешността на тръбата. При рязане на тръби от нискоуглеродна стомана с помощта на кислород се постига по-бързо рязане при по-ниска мощност, но върху рязаната повърхност остава оксиден слой. Рязането с азот дава по-чист, оксиден-свободен ръб, но изисква по-високо налягане и по-високи настройки на мощност.

За тънкостенни квадратни тръби (по-малко от 3 мм) азот при 12–16 бара обикновено дава най-чистия резултат. За по-дебели стенни участъци над 6 мм подпомагането с кислород става по-практично от гледна точка на разходите и производителността, особено когато качеството на ръба ще бъде скрито от последващата заваръчна обработка.

Проект по изработка при доставчик на структурни компоненти в Цзянсу се сблъска с повтарящ се проблем с отпадъци върху квадратна тръба от мека стомана с дебелина на стената 4 мм. Превключването от кислород при 6 бар към азот при 14 бар напълно елиминира вътрешния проблем с отпадъците, макар скоростта на рязане да намалее приблизително с 15 %. Компромисът беше приемлив, тъй като детайлите щяха да се използват за видима архитектурна конструкция, където не бяха разрешени следи от шлифоване.

Положение на фокуса и плътност на мощността за квадратна тръба с дебели стени

При квадратна тръба с дебелина на стената над 5 мм положението на фокуса спрямо повърхността на материала оказва по-изразено влияние върху качеството на ръба, отколкото при приложения с тънки листове. Фокусиране върху горната повърхност максимизира плътността на мощността при входа, но оставя по-широк разрез на изходната повърхност. Фокусиране в средата на стената осигурява по-еднородна геометрия на разреза през цялата дебелина.

Повечето системи за рязане на тръби с влакнен лазер позволяват регулиране на фокусния отстъп в параметричния набор на ЧПУ. Изпълнението на тестови проби за качество на рязането при фокусни отстъпи от 0, -1 мм и -2 мм върху конкретен материал и дебелина отнема около 20 минути, но установява оптималния параметричен набор, който ще остане валиден при серийното производство.

Обработка след рязане и заравняване на краищата

Краищата на квадратните тръби, получени чрез лазерна обработка, обикновено са по-чисти от тези, получени чрез механично пиловане, но образуването на заострени ръбове (буринги) във вътрешните ъгли на профила е известен проблем, особено в ъглите, където лазерният път променя посоката си. Вътрешните ъглови буринги по квадратни тръби са по-трудни за достигане със стандартни инструменти за заравняване.

Инструмент за заравняване на краищата, специално проектиран за квадратни и правоъгълни профили, решава този проблем по-ефективно в сравнение с комплектите за заравняване на кръгли профили. За високотомно производство са налични вградени инструменти за заравняване, които работят в съчетание с автоматизираните системи за зареждане на тръбни пакети на лазерната машина за рязане на тръби – предлагани от няколко производители на инструменти.

Лазерните машини за рязане на тръби RAYMAX са конфигурирани да обработват целия диапазон от квадратни и правоъгълни профили със системи за задържане и определяне на височината, които осигуряват точност на рязането при геометрични преходи – това прави обработката на квадратни тръби по-изискваща в сравнение с работата по плоски листове.