Waarom vierkante buizen andere uitdagingen opleggen dan vlak plaatmateriaal

De meeste constructeurs die overstappen van snijden van vlak plaatmateriaal naar buisbewerking onderschatten hoe sterk de vereisten voor programmering en instellingen in feite verschillen. Een buislasermachine kan ronde, vierkante en rechthoekige profielen verwerken, maar vierkante en rechthoekige buizen geven een specifieke reeks uitdagingen: overgangen in hoekgeometrie, variatie in vlakheid van de vlakke zijden en de noodzaak dat de snijkop een constante brandpuntsafstand handhaaft terwijl deze zich rond een hoek van 90 graden beweegt.

De fysica bij de hoek is het begrijpen waard. Terwijl het laserhoofd overgaat van een vlakke vlakte naar de hoekradius, verandert de diepte van het brandpunt ten opzichte van het oppervlak van het materiaal. De meeste moderne buislasersystemen compenseren dit automatisch via capacitieve hoogtegevoeligheid, maar de reactievertraging tijdens snelle richtingswijzigingen kan nog steeds de snijkwaliteit beïnvloeden als de voedingssnelheden niet worden aangepast bij benadering van hoekpunten.

Klemmen, configuratie van de voerplunjer en materiaalvoorbereiding

Voordat de eerste snede wordt uitgevoerd, bepaalt de instelling voor materiaalhantering grotendeels wat daarna volgt. Vierkante buisprofielen komen vaak met een lichte torsie langs de lengte aan, met name bij dunwandige profielen. Een buis die met zelfs maar 2 graden torsie in de machine wordt ingevoerd, zal afwijken van de as tijdens het draaien van de plunjer voor profielsneden, wat leidt tot hoekfouten bij kenmerken die loodrecht op de buisas moeten staan.

Het controleren van de torsie voordat het materiaal wordt geladen en het afkeuren van materiaal dat de tolerantie overschrijdt, is sneller dan proberen te compenseren tijdens de nabewerking. De meeste leveranciers van buislasers specificeren een maximale torsie-per-meterwaarde voor materiaal dat de machine betrouwbaar kan verwerken.

De klemkracht van de voor- en achterste spanklem is ook belangrijker bij vierkante buis dan bij ronde buis. Ronde buis centreert zichzelf onder symmetrische klemkracht. Bij vierkante buis moet de vlakke kant van de profielpoort exact overeenkomen met de vlakke klemvlakken van de spanklem. Niet correct uitgelijnde klemvlakken veroorzaken micro-rotatie tijdens de voeding, wat zich vertaalt in positionele drift bij opeenvolgende onderdelen.

Programmeerbenadering voor snijdingen met doorsnijding en hoekverbindingen

Vierkante buis wordt veel gebruikt in constructieve fabricage, wat betekent dat een groot deel van het snijwerk bestaat uit hoekverbindingen, zadelsneden en uitsparingen aan de uiteinden voor laspassing. Het programmeren van deze snijdingen op een buislaser volgt een andere logica dan het nesten van vlakplaten.

De snijsoftware heeft nauwkeurige dwarsdoorsnedengegevens nodig voor de buis, inclusief de hoekstraal. De meeste koudgevormde vierkante buizen hebben een hoekstraal van ongeveer 1,5 tot 3 keer de wanddikte. Als het programma de hoek behandelt als een ware rechte hoek, wijkt de daadwerkelijke snijlijn bij elke hoekovergang af van de geprogrammeerde baan, en zal bij een schuine verbinding (miterverbinding) een spleet zichtbaar zijn, zelfs wanneer de afmetingen op de tekening correct lijken.

Gasselectie en drukinstellingen voor verschillende wanddiktes

De keuze van het hulpgas bij lasersnijden van buizen beïnvloedt zowel de kwaliteit van de snijkant als het slakgedrag aan de binnenzijde van de buis. Bij koolstofstaalbuizen leidt snijden met zuurstofondersteuning tot een snellere snit bij lagere vermogens, maar laat een oxide-laag op de gesneden vlak achter. Snijden met stikstof levert een schoner, oxidevrij snijkant op, maar vereist hogere druk- en vermogensinstellingen.

Voor dunwandige vierkante buis (onder de 3 mm) levert stikstof bij 12 tot 16 bar doorgaans het schoonste resultaat op. Voor dikwandige secties boven de 6 mm wordt zuurstofondersteuning vanuit kosten- en productiviteitsoverwegingen praktischer, vooral wanneer de kwaliteit van de snijkant wordt verborgen door de lasafwerking.

Een fabricageproject bij een leverancier van constructie-onderdelen in Jiangsu liep tegen een terugkerend slakprobleem op bij vier millimeter dikke vierkante buizen van zacht staal. Door over te schakelen van zuurstof bij 6 bar naar stikstof bij 14 bar werd het interne slakprobleem volledig opgelost, hoewel de snelsnelheid met ongeveer 15% daalde. De afweging was aanvaardbaar, aangezien de onderdelen werden gebruikt voor een zichtbare architecturale toepassing waarbij slijpmarkeringen niet toegestaan waren.

Focuspositie en vermogensdichtheid voor vierkante buis met dikke wand

Bij vierkante buis met een wanddikte boven de 5 mm heeft de focuspositie ten opzichte van het materiaaloppervlak meer invloed op de randkwaliteit dan bij dunne platen. Een focus ingesteld op het bovenoppervlak maximaliseert de vermogensdichtheid bij het binnengaan van de straal, maar leidt tot een breder snijspoor aan de uitgangszijde. Een focus ingesteld op de middenwand levert een meer uniforme snijspoorvorm door de gehele wanddikte heen.

De meeste vezellaser buisbewerkingsystemen maken een aanpassing van de brandpuntsverschuiving mogelijk in de CNC-parameterinstellingen. Het uitvoeren van kwaliteitstests voor sneden bij brandpuntsverschuivingen van 0, -1 mm en -2 mm op een specifieke materiaal- en diktesamengestelde combinatie duurt ongeveer 20 minuten, maar bepaalt de optimale parameterinstelling die consistent blijft tijdens productielopende.

Afwerking na het snijden en ontbramen van de uiteinden

De gesneden uiteinden van vierkante buizen na laserbewerking zijn over het algemeen schoner dan uiteinden die mechanisch zijn gezaagd, maar het vormen van bruinen op de binnenhoeken van het profiel is een bekend probleem, met name bij hoeken waar de laserbaan van richting verandert. Binnenhoekbruinen op vierkante buizen zijn moeilijker te bereiken met standaard ontbramingstools.

Een speciaal ontworpen ontbramingstool voor vierkante en rechthoekige profielen lost dit effectiever op dan ontbramingstools voor ronde profielen. Voor productie in grote volumes zijn inline ontbramingstoepassingen beschikbaar bij diverse toolingleveranciers, die compatibel zijn met de geautomatiseerde bundellaadsystemen van de buislaser.

RAYMAX-buislasersnijmachines zijn geconfigureerd om het volledige scala aan vierkante en rechthoekige profielafmetingen te verwerken, met opspan- en hoogtesensorysystemen die zijn ontworpen om de snauwkeurigheid te behouden tijdens geometrische overgangen, waardoor het bewerken van vierkante buizen veeleisender is dan het bewerken van vlak plaatmateriaal.