Prečo štvorcové rúry predstavujú iné výzvy než ploché plechy

Väčšina výrobcov, ktorí prechádzajú od rezu plochých plechov k spracovaniu rúr, podceňuje, aké odlišné sú požiadavky na programovanie a nastavenie. Rúrkový laserový rezací stroj spracováva kruhové, štvorcové a obdĺžnikové profily, avšak štvorcové a obdĺžnikové rúry predstavujú špecifickú množinu výziev: prechod geometrie rohov, rozdiely v rovnosti povrchu na plochých stenách a potreba, aby rezací hlava udržiavala konštantnú ohniskovú vzdialenosť pri sledovaní 90-stupňového rohu.

Fyzikálne javy v rohu stojí za pochopenie. Keď sa laserová hlava presúva z rovinnej plochy na zakrivenie rohu, hĺbka ohniskovej vzdialenosti sa mení vzhľadom na povrch materiálu. Väčšina moderných systémov laserového režania rúrok túto zmenu automaticky kompenzuje pomocou kapacitívneho snímania výšky, avšak oneskorenie reakcie pri rýchlych zmenách smeru môže stále ovplyvniť kvalitu rezu, ak sa nepripravia príslušné rýchlosti posuvu v bodoch blízkych rohom.

Upevnenie, konfigurácia podávacieho zberaného zariadenia a príprava materiálu

Pred prvým rezom určuje nastavenie manipulácie s materiálom veľkú časť toho, čo nasleduje. Štvorcové rúrkové polotovary sa často dodávajú s malým skrútením pozdĺž dĺžky, najmä pri tenkostenných profiloch. Rúrka, ktorá vstupuje do stroja so skrútením už len o 2 stupne, sa pri rotácii zberaného zariadenia pre profilové rezy odchýli od osi, čím vzniknú uhlové chyby na prvkoch, ktoré by mali byť kolmé na os rúrky.

Skontrolovanie skrútenia pred načítaním a odmietnutie materiálu, ktorý prekračuje povolenú toleranciu, je rýchlejšie ako pokus o kompenzáciu v následnom spracovaní. Väčšina dodávateľov laserov na rezanie rúr špecifikuje maximálnu hodnotu skrútenia na meter pre materiál, ktorý stroj spoľahlivo spracuje.

Tlak upínania predného a zadného upínacieho zariadenia je u štvorcových rúr dôležitejší ako u kruhových. Kruhové rúry sa pri symetrickom upínacom tlaku automaticky centrujú. U štvorcových rúr musia byť plochy čeľustí upínacieho zariadenia zarovnané s rovnými stranami profilu. Nesprávne zarovnané čeľuste spôsobia mikrootáčanie počas cyklu podávania, čo sa prejaví ako posun polohy pri následných prvkoch.

Prístup k programovaniu pretínajúcich rezov a kĺbových spojov pod uhlom

Štvorcové rúry sa intenzívne používajú pri konštrukčnom výrobe, čo znamená, že veľká časť rezania zahŕňa kĺbové spoje pod uhlom, sedlové rezy a vyrezávanie koncov na zváranie. Programovanie týchto rezov na laseri na rezanie rúr sa riadi inou logikou ako rozmiestňovanie na plochých plechoch.

Rezový softvér potrebuje presné údaje o priereze rúrky, vrátane polomeru rohu. Väčšina studene tvárnených štvorcových rúrok má polomer rohu približne 1,5 až 3-násobok hrúbky steny. Ak program považuje roh za skutočný pravý uhol, skutočný rez sa pri každom prechode cez roh odchyľuje od naprogramovanej dráhy a pri spojení pod uhlom (miter joint) sa objaví medzera, aj keď sa rozmery na vytlačenom výkrese javia ako správne.

Výber plynu a nastavenie tlaku pre rôzne hrúbky stien

Voľba pomocného plynu pri laserovom rezaní rúr ovplyvňuje nielen kvalitu rezného okraja, ale aj správanie trosky na vnútornom povrchu rúry. Pri rezaní uhlíkových ocelových rúr s pomocou kyslíka sa dosiahne rýchlejší rez pri nižšej výkovej úrovni, avšak na reznom povrchu zostane oxidová vrstva. Rezaním dusíkom sa získa čistejší, bezoxidový okraj, avšak vyžaduje vyšší tlak a vyššie výkonové nastavenia.

Pre tenkostenné štvorcové rúry (hrúbka steny pod 3 mm) sa zvyčajne najčistejší výsledok dosiahne použitím dusíka pri tlaku 12 až 16 bar. Pre hrubšie steny nad 6 mm je z hľadiska nákladov a výrobnosti praktickejšie použiť kyslíkovú asistenciu, najmä ak bude kvalita okraja zakrytá po zváraní.

Projekt výroby u dodávateľa štruktúrnych komponentov v provincii Jiangsu sa stretol s opakujúcim sa problémom so struskou pri rezaní štvorcového profilu z mäkkej ocele s hrúbkou steny 4 mm. Prechod z kyslíka pri tlaku 6 bar na dusík pri tlaku 14 bar úplne odstránil problém so struskou vo vnútri profilu, hoci rýchlosť rezu klesla približne o 15 %. Tento kompromis bol akceptovateľný, keďže súčasti boli určené pre viditeľnú architektonickú aplikáciu, kde neboli povolené stopy po brúsení.

Poloha ohniskovej vzdialenosti a výkonová hustota pre štvorcový profil s hrubou stenou

Pri štvorcovom profile s hrúbkou steny vyššou ako 5 mm má poloha ohniskovej vzdialenosti vzhľadom na povrch materiálu výraznejší vplyv na kvalitu rezu na okraji, než je to pri aplikáciách s tenkými plechmi. Nastavenie ohniska na horný povrch maximalizuje výkonovú hustotu v mieste vstupu lúča, avšak na výstupnom povrchu vytvára širší rez. Nastavenie ohniska do stredu steny vedie k rovnomernejšej geometrii rezu cez celú hrúbku steny.

Väčšina systémov na rezanie rúr pomocou vláknového laseru umožňuje v nastaveniach CNC upraviť posun ohniska. Spustenie testov kvality rezu s posunmi ohniska 0, -1 mm a -2 mm na konkrétnej kombinácii materiálu a hrúbky trvá približne 20 minút, avšak určí optimálne nastavenia parametrov, ktoré sa udržia počas celého výrobného cyklu.

Manipulácia s výrobkami po rezaní a odstránenie hranových ôsobín

Konce štvorcových rúr po laserovom spracovaní sú zvyčajne čistejšie ako konce rezané mechanicky pílkou, avšak tvorba hranových ôsobín na vnútorných rohoch profilu je známym problémom, najmä v rohoch, kde sa mení smer dráhy laserového lúča. Vnútorné rohové ôsobiny na štvorcových rúrach je ťažšie odstrániť štandardnými nástrojmi na odstraňovanie ôsobín.

Nástroj na odstraňovanie ôsobín z koncov rúr, ktorý je špeciálne navrhnutý pre štvorcové a obdĺžnikové profily, rieši tento problém účinnejšie než sady na odstraňovanie ôsobín z kruhových profilov. Pre výrobu vo veľkom objeme sú od niekoľkých dodávateľov nástrojov dostupné inline nástroje na odstraňovanie ôsobín, ktoré sú kompatibilné so systémami automatického nahrávača zväzkov rúr v laserových strojoch na rezanie rúr.

Laserové stroje na rezanie rúr RAYMAX sú konfigurované tak, aby zvládali celý rozsah veľkostí štvorcových a obdĺžnikových profilov s upínačmi a systémami snímania výšky, ktoré sú navrhnuté tak, aby udržiavali presnosť rezu pri prechode medzi jednotlivými geometrickými tvarmi, čo robí spracovanie štvorcových rúr náročnejším ako spracovanie plochých plechov.