Proč čtvercové trubky představují jiné výzvy než ploché plechy

Většina zámečníků, kteří přecházejí od řezání plochých plechů k zpracování trubek, podceňuje, jak velký rozdíl skutečně existuje v požadavcích na programování a nastavení. Laserový řezač pro trubky zpracovává kruhové, čtvercové i obdélníkové profily, avšak čtvercové a obdélníkové trubky přinášejí specifickou řadu výzev: přechody geometrie rohů, variace plošného vyrovnaní na rovných stěnách a nutnost udržovat řezací hlavu ve stálé ohniskové vzdálenosti při průchodu 90° rohem.

Fyzikální jevy v rozích stojí za pochopení. Když se laserová hlava přesouvá z rovné plochy na zakřivení rohu, mění se hloubka ohniskového bodu vzhledem k povrchu materiálu. Většina moderních systémů pro řezání trubek laserem tuto změnu automaticky kompenzuje pomocí kapacitního snímače výšky, avšak zpoždění reakce při rychlých změnách směru může stále ovlivnit kvalitu řezu, pokud nejsou rychlosti posuvu upraveny v bodech přibližování k rohům.

Uchycení, konfigurace přímočinného upínacího kleště a příprava materiálu

Ještě před prvním řezem určuje nastavení manipulace s materiálem většinu následujících procesů. Profilové čtvercové trubky často dorazí s mírným zkroucením podél délky, zejména u tenčích stěn. Trubka, která vstoupí do stroje se zkroucením i jen o 2 stupně, se při rotaci kleští pro profilové řezy odchýlí od osy, čímž vznikne úhlová chyba u prvků, které by měly být kolmé k ose trubky.

Kontrola zkroucení před naložením a odmítnutí materiálu, který překračuje povolenou tolerance, je rychlejší než pokus o kompenzaci v následném zpracování. Většina dodavatelů trubkových laserů udává maximální hodnotu zkroucení na metr pro materiál, se kterým stroj spolehlivě pracuje.

Tlak upínání předního i zadního upínače je u čtvercové trubky důležitější než u kulaté. Kulatá trubka se při symetrickém upínacím tlaku automaticky centruje. U čtvercové trubky musí být plochy upínacích čelistí zarovnané s rovnými stranami profilu. Nesouhlasné čelisti způsobují mikrootočení během posuvu, což se projeví jako posun polohy následných prvků.

Přístup k programování protínajících řezů a šikmých spojů

Čtvercová trubka se intenzivně používá ve stavební výrobě, a proto velká část řezných prací zahrnuje šikmé spoje, sedlové řezy a vyfrézování konců pro svařovací přizpůsobení. Programování těchto řezů na trubkovém laseru vyžaduje jinou logiku než rozvrhování na plochých plechových polotovarech.

Řezací software potřebuje přesná data průřezu trubky, včetně poloměru rohu. Většina studeně tvářených čtvercových trubek má poloměr rohu přibližně 1,5 až 3krát tloušťku stěny. Pokud program bere roh jako skutečný pravý úhel, skutečný řez se u každého přechodu do rohu odchýlí od naprogramované dráhy a u šikmého spoje (miter joint) se objeví mezera, i když rozměry na vytisknutém výkresu vypadají správně.

Výběr plynu a nastavení tlaku pro různé tloušťky stěn

Volba pomocného plynu při laserovém řezání trubek ovlivňuje jak kvalitu řezné hrany, tak chování trosky na vnitřní straně trubky. U trubek z mírné oceli poskytuje řez s pomocí kyslíku rychlejší řez při nižší výkonové náročnosti, avšak na řezné ploše zanechává oxidovou vrstvu. Řez dusíkem poskytuje čistější, oxidačně čistou hranu, vyžaduje však vyšší tlak a výkon.

U tenkostěnných čtvercových trubek (pod 3 mm) obvykle poskytuje nejčistší výsledek dusík za tlaku 12 až 16 bar. U tlustostěnnějších částí nad 6 mm se z hlediska nákladů a výrobní kapacity stává praktičtější použití kyslíku jako pomocného plynu, zejména tehdy, když bude kvalita hrany zakryta dokončením svaru.

U projektu výroby u dodavatele konstrukčních komponentů v provincii Jiangsu se opakovaně vyskytoval problém s troskami na čtvercové trubce z mírně legované oceli s tloušťkou stěny 4 mm. Přepnutí z kyslíku za tlaku 6 bar na dusík za tlaku 14 bar problém s vnitřními troskami úplně odstranilo, i když rychlost řezání klesla přibližně o 15 %. Tato kompromisní varianta byla přijatelná, neboť součásti byly určeny pro viditelnou architektonickou aplikaci, kde nebyly povoleny stopy po broušení.

Poloha ohniskového bodu a hustota výkonu u čtvercové trubky s tlustými stěnami

U čtvercové trubky s tloušťkou stěny nad 5 mm má poloha ohniskového bodu vzhledem k povrchu materiálu výraznější vliv na kvalitu okraje než u tenkých plechů. Nastavení ohniskového bodu na horním povrchu maximalizuje hustotu výkonu v místě vstupu paprsku, ale na výstupní straně vytváří širší řeznou šířku. Nastavení ohniskového bodu do středu tloušťky stěny zajišťuje rovnoměrnější geometrii řezné šířky napříč celou tloušťkou.

Většina systémů pro řezání trubek pomocí vláknového laseru umožňuje v nastavení parametrů CNC upravit polohu ohniskové vzdálenosti. Provádění testovacích vzorků řezu za účelem posouzení kvality řezu při posunech ohniska 0, -1 mm a -2 mm na konkrétním materiálu a tloušťce trvá přibližně 20 minut, ale umožňuje stanovit optimální soubor parametrů, který zůstane platný i v průběhu sériové výroby.

Zpracování po řezu a odstranění jemného hranu na koncích

Konce čtvercových trubek vyřezaných laserem jsou obecně čistší než konce trubek rozřezaných mechanicky pilou, avšak vznik jemného hranu (burr) na vnitřních rozích profilu je známým problémem, zejména v rozích, kde se mění směr laserové dráhy. Vnitřní rohové hrany na čtvercových trubkách je obtížnější odstranit standardními nástroji na odstraňování hranu.

Nástroj na odstraňování hranu na koncích, který je speciálně navržen pro čtvercové a obdélníkové profily, tento problém řeší účinněji než sady pro odstraňování hranu u kulatých profilů. Pro výrobu ve velkém množství jsou od několika dodavatelů nástrojů k dispozici inline nástroje na odstraňování hranu, které jsou kompatibilní s automatickými systémy pro nakládání balíků trubek v laserových strojích pro řezání trubek.

Laserové stroje pro řezání trubek RAYMAX jsou konfigurovány tak, aby zvládly celý rozsah rozměrů čtvercových a obdélníkových profilů s upínacími systémy a systémy detekce výšky, které jsou navrženy tak, aby udržely přesnost řezu při přechodech mezi různými geometriemi, což činí zpracování čtvercových trubek náročnějším než řezání plochých plechů.