Hvorfor firkantede rør stiller andre utfordringer enn flatt platemateriale

De fleste fabrikkanter som går fra skjæring av flatt platemateriale til rørbehandling underskatter hvor mye forskjellig programmering og oppsettkravene egentlig er. En rørlasermaskin kan håndtere runde, firkantede og rektangulære profiler, men firkantede og rektangulære rør gir en spesifikk rekke utfordringer: overgang mellom hjørnegeometrier, variasjon i flatthet på de plane flatene og behovet for at skjærehodet skal opprettholde en konstant fokaldistanse mens det følger en 90-graders hjørne.

Fysikken i hjørnet er verdt å forstå. Når laserhodet går fra en flat flate til hjørneradien, endres fokuspunktets dybde i forhold til materialoverflaten. De fleste moderne rørlasersystemer kompenserer automatisk for dette ved hjelp av kapasitiv høydemåling, men responsforsinkelsen under raske rettningsendringer kan fortsatt påvirke kvaliteten på snittet hvis fremføringshastighetene ikke justeres ved nærming til hjørnepunktene.

Fastspenning, fremføringsmuffekonfigurasjon og materielforbereiding

Før det første snittet utføres, bestemmer innstillingen av materialhåndteringen mye av det som følger. Firkantet rørmateriale kommer ofte med liten vridning langs lengden, spesielt ved tykkelsesprofiler med tynn vegg. Et rør som går inn i maskinen med selv en 2-graders vridning vil følge utenfor aksen når muffen roterer for profileringssnitt, noe som fører til vinkelavvik på egenskaper som skal være vinkelrette på rørets akse.

Å sjekke torsjon før lasting og avvise materiale som overskrider toleransen er raskere enn å prøve å kompensere i etterbehandling. De fleste leverandører av rørlaserangrever spesifiserer en maksimal torsjon-per-meter-verdi for materiale som maskinen kan håndtere pålitelig.

Trykket fra fremre og bakre spennkjepper er også viktigere for firkantet rør enn for rundt rør. Rundt rør sentrerer seg selv under symmetrisk spennkraft. Firkantet rør krever at kjeppflatene på spennkjeppen er justert med de flate sidene på profilen. Ujusterte kjepper fører til mikro-rotasjon under førsyklusen, noe som vises som posisjonsavvik på påfølgende detaljer.

Programmeringsmetode for skjærende snitt og skråstøt

Firkantet rør brukes mye i konstruksjonsfremstilling, og det betyr at en stor andel av skjærearbeidet omfatter skråstøt, sadelskjæringer og endeskåring for sveisepassform. Programmering av slike skjæringer på en rørlaser følger en annen logikk enn nesting av flatt platemateriale.

Skjæreprogramvaren krever nøyaktige tverrsnittsdata for røret, inkludert hjørneradius. De fleste kaldformede firkantede rør har en hjørneradius på ca. 1,5 til 3 ganger veggtykkelsen. Hvis programmet behandler hjørnet som en ekte rett vinkel, vil den faktiske skjæringen avvike fra den programmerte banen ved hver hjørneovergang, og montering av et skråskjærledd vil vise en spalt selv om målene ser riktige ut på tegningen.

Valg av gass og trykkinnstillinger for ulike veggtykkelser

Valg av hjelpegass ved laserskjæring av rør påvirker både kvaliteten på skjærekanter og oppførselen til slagg på rørets innside. Ved skjæring av mykt stålrør gir oksygen-assistert skjæring en raskere skjæring ved lavere effekt, men etterlater et oksidlag på skjæreoverflaten. Skjæring med nitrogen gir en renere, oksidfri kant, men krever høyere trykk og effektinnstillinger.

For tynnvegget firkantet rør (under 3 mm) gir nitrogen ved 12–16 bar vanligvis best resultat. For tykkere vegger over 6 mm blir oksygen-assistert skjæring mer praktisk fra kostnadsoverveiing og produksjonshastighetsperspektiv, spesielt når kvaliteten på kanten vil bli skjult av sveisebehandling.

Et fremstillingsprosjekt hos en leverandør av strukturelle komponenter i Jiangsu støtte på et gjentatt slaggproblem på firkantet stålrør med 4 mm veggtykkelse i mykt stål. Ved å bytte fra oksygen ved 6 bar til nitrogen ved 14 bar ble det interne slaggproblemet helt eliminert, selv om skjærehastigheten sank med ca. 15 %. Avveiningen ble ansett som akseptabel, siden delene skulle brukes i en synlig arkitektonisk applikasjon der slipemerket ikke var tillatt.

Fokusposisjon og effekttetthet for firkantet rør med tykk vegg

For firkantet rør med veggtykkelse over 5 mm har fokusposisjonen i forhold til materialeoverflaten en mer uttalt innvirkning på kvaliteten til snittkanten enn i applikasjoner med tynne plater. En fokusposisjon satt på overflaten maksimerer effekttettheten ved inngangen, men gir en bredere skjæregang på utgangsflaten. Å sette fokuset i midten av veggen gir en mer jevn skjæreganggeometri gjennom hele tykkelsen.

De fleste fiberlaser-rørskjæresystemer tillater justering av fokusforflytning i CNC-parametersettingen. Å kjøre prøveskjæring for å vurdere kvaliteten ved fokusforflytninger på 0, -1 mm og -2 mm på en bestemt materiale- og tykkelseskombinasjon tar ca. 20 minutter, men gir det optimale parametersettingen som vil være gyldig over flere produksjonsløp.

Etter-skjæringshåndtering og avburding av ender

Skjærte ender på firkantede rør fra laserbehandling er vanligvis renere enn ender som er skåret mekanisk med sag, men burrdannelse i de indre hjørnene på profilen er et kjent problem, spesielt i hjørner der laserbanen endrer retning. Indre hjørneburrer på firkantede rør er vanskeligere å nå med standard avburdingsverktøy.

Et avburdingsverktøy spesielt utformet for firkantede og rektangulære profiler løser dette problemet mer effektivt enn avburdingssett for runde profiler. For høyvolumproduksjon er det tilgjengelige inline-avburdingsutstyr som fungerer sammen med rørlasermaskinens automatiserte bunnpakkeinnlastningssystemer fra flere verktøyleverandører.

RAYMAX-rørlaserskåremaskiner er konfigurert til å håndtere hele spekteret av firkantede og rektangulære profiler med spenn- og høydesensor-systemer som er utformet for å opprettholde skjærenøyaktighet gjennom geometriske overganger, noe som gjør bearbeiding av firkantede rør mer krevende enn bearbeiding av flatt platemateriale.