De ce tuburile pătrate ridică provocări diferite față de foile plane

Majoritatea prelucrătorilor care trec de la tăierea foilor plane la prelucrarea tuburilor subestimează cât de diferite sunt, de fapt, cerințele de programare și configurare. O mașină de tăiere cu laser pentru tuburi prelucrează profile rotunde, pătrate și dreptunghiulare, dar tuburile pătrate și cele dreptunghiulare introduc un set specific de provocări: tranziții ale geometriei colțurilor, variații ale planității suprafeței pe fețele plane și necesitatea ca capul de tăiere să mențină o distanță focală constantă în timp ce urmărește un colț de 90 de grade.

Fizica din colț merită înțeleasă. Pe măsură ce capul laser trece de la o suprafață plană la raza de racordare a colțului, adâncimea punctului focal se modifică relativ la suprafața materialului. Cele mai moderne sisteme de laser pentru țevi compensează automat această variație prin detectarea capacitivă a înălțimii, dar întârzierea de răspuns în timpul schimbărilor rapide de direcție poate totuși afecta calitatea tăierii dacă vitezele de avans nu sunt ajustate în punctele de apropiere de colț.

Fixare, configurație a mandrinei de alimentare și pregătirea materialului

Înainte de prima tăiere, configurarea sistemului de manipulare a materialului determină în mare parte ceea ce urmează. Profilele tubulare pătrate sosesc adesea cu o ușoară răsucire pe lungime, în special în cazul profilurilor cu perete subțire. Un tub care intră în mașină cu o răsucire chiar și de 2 grade va urmări o traiectorie în afara axei pe măsură ce mandrina se rotește pentru efectuarea tăierilor de profilare, generând erori unghiulare la caracteristicile care ar trebui să fie perpendiculare pe axa tubului.

Verificarea torsiunii înainte de încărcare și respingerea stocului care depășește toleranța este mai rapidă decât încercarea de compensare în etapa de post-procesare. Majoritatea furnizorilor de mașini laser pentru țevi specifică o valoare maximă a torsiunii pe metru pentru stocul pe care mașina îl poate gestiona în mod fiabil.

Presiunea de prindere a mandrinei din față și din spate este, de asemenea, mai importantă la țevile pătrate decât la cele rotunde. Țevile rotunde se auto-centrează sub presiunea simetrică de prindere. Țevile pătrate necesită ca fețele mânecilor mandrinei să fie aliniate cu laturile plane ale profilului. Mânecile nealiniate provoacă o mică rotație în timpul ciclului de alimentare, ceea ce se manifestă sub formă de derivă pozițională la caracteristicile succesive.

Abordarea programării pentru tăieturi intersectate și îmbinări înclinată

Țevile pătrate sunt utilizate pe scară largă în fabricarea structurilor, ceea ce înseamnă că o mare parte a lucrărilor de tăiere implică îmbinări înclinate, tăieturi în şa și crestături la capete pentru asamblarea prin sudură. Programarea acestor tăieturi pe o mașină laser pentru țevi urmează o logică diferită față de împachetarea pe foi plate.

Software-ul de tăiere necesită date precise privind secțiunea transversală a tubului, inclusiv raza colțurilor. Majoritatea tuburilor pătrate laminate la rece au o rază a colțurilor de aproximativ 1,5–3 ori grosimea peretelui. Dacă programul tratează colțul ca fiind un unghi drept perfect, tăietura reală se va abate de la traiectoria programată în fiecare tranziție de colț, iar asamblarea îmbinării înclinată va evidenția o deschizătură, chiar dacă dimensiunile par corecte pe desen.

Selectarea gazului și reglarea presiunii pentru diferite grosimi ale peretelui

Alegerea gazului de ajutor la tăierea tuburilor cu laser influențează atât calitatea marginii tăiate, cât și comportamentul zgurii pe partea interioară a tubului. La tăierea tuburilor din oțel carbon, tăierea cu ajutorul oxigenului oferă o viteză mai mare la o putere mai scăzută, dar lasă un strat de oxid pe suprafața tăiată. Tăierea cu azot produce o margine mai curată, fără oxid, dar necesită presiuni și setări de putere mai mari.

Pentru tuburi pătrate cu perete subțire (sub 3 mm), azotul la o presiune de 12–16 bar produce, în mod obișnuit, cele mai curate rezultate. Pentru secțiunile cu perete mai gros (peste 6 mm), asistența cu oxigen devine mai practică din punct de vedere al costurilor și al productivității, în special atunci când calitatea marginii va fi ascunsă de finisarea sudurii.

Un proiect de fabricație la un furnizor de componente structurale din Jiangsu s-a confruntat cu o problemă recurentă de zgură pe țevi pătrate din oțel moale cu perete de 4 mm. Trecerea de la oxigen la 6 bar la azot la 14 bar a eliminat în întregime problema zgurei interne, deși viteza de tăiere a scăzut cu aproximativ 15%. Compromisul a fost acceptabil, având în vedere că piesele urmau să fie utilizate într-o aplicație arhitecturală vizibilă, unde nu erau permise urmele de rectificare.

Poziția focalizării și densitatea de putere pentru țevi pătrate cu perete gros

Pentru țevile pătrate cu grosimea peretelui de peste 5 mm, poziția focalizării relativă față de suprafața materialului are un efect mai pronunțat asupra calității muchiei decât în aplicațiile cu foi subțiri. O focalizare setată la suprafața superioară maximizează densitatea de putere la intrare, dar lasă o fantă mai largă la fața de ieșire. Setarea focalizării la mijlocul peretelui produce o geometrie mai uniformă a fantei pe întreaga grosime.

Majoritatea sistemelor de tăiere a tuburilor cu laser cu fibră permit ajustarea deplasării punctului de focalizare în setul de parametri CNC. Efectuarea unor probe de test pentru calitatea tăierii la deplasări ale punctului de focalizare de 0, -1 mm și -2 mm pe o combinație specifică de material și grosime durează aproximativ 20 de minute, dar stabilește setul optim de parametri care va rămâne valabil în toate ciclurile de producție.

Manipularea după tăiere și îndepărtarea bavurilor de la capete

Capetele tăiate ale tuburilor pătrate obținute prin prelucrarea cu laser sunt, în general, mai curate decât cele obținute prin tăiere mecanică cu ferăstrău, dar formarea bavurilor în colțurile interioare ale profilului este o problemă cunoscută, în special în colțurile unde traiectoria laserului își schimbă direcția. Bavurile din colțurile interioare ale tuburilor pătrate sunt mai greu de accesat cu uneltele standard de îndepărtare a bavurilor.

O unealtă special concepută pentru îndepărtarea bavurilor de la capete, adaptată profilurilor pătrate și dreptunghiulare, rezolvă această problemă mai eficient decât seturile de îndepărtare a bavurilor destinate profilurilor rotunde. Pentru producția în volum mare, furnizorii de echipamente oferă atașamente pentru îndepărtarea bavurilor în linie, compatibile cu sistemele automate de încărcare a fasciculelor de tuburi ale mașinilor de tăiat tuburi cu laser.

Mașinile RAYMAX pentru tăierea laser a tuburilor sunt configurate pentru a prelucra întreaga gamă de dimensiuni ale profilurilor pătrate și dreptunghiulare, cu sisteme de prindere și detectare a înălțimii concepute pentru a menține precizia tăierii în timpul tranzițiilor geometrice, ceea ce face prelucrarea tuburilor pătrate mai complexă decât prelucrarea foilor plane.