Varför fyrkantiga rör utgör andra utmaningar än platta plåtar

De flesta tillverkare som går från skärning av platta plåtar till rörbearbetning underskattar hur olika kraven på programmering och inställning egentligen är. En rörlaserskärmaskin hanterar runda, fyrkantiga och rektangulära profiler, men fyrkantiga och rektangulära rör introducerar en specifik uppsättning utmaningar: övergångar i hörngeometrin, variation i planhet på de platta ytorna samt behovet av att skärhuvuden ska bibehålla ett konstant fokavstånd när den följer runt ett hörn med 90 grader.

Fysiken i hörnet är värd att förstå. När laserhuvudet går från en plan yta till hörnradie ändras fokuspunktens djup i förhållande till materialytan. De flesta moderna rörlasersystem kompenserar automatiskt för detta genom kapacitiv höjdregistrering, men svarstiden vid snabba riktningsskiften kan fortfarande påverka skärkvaliteten om fördelningshastigheterna inte justeras vid infart till hörn.

Spännning, matningsfängs konfiguration och materialförberedelse

Innan den första skärningen sker bestämmer inställningen av materialhanteringen mycket av vad som följer. Fyrkantiga rörprofiler anländer ofta med en liten vridning längs längden, särskilt vid tunnväggiga profiler. Ett rör som kommer in i maskinen med endast en tvågradig vridning kommer att följa utanför axeln när fängset roterar för profilskärningar, vilket ger vinkelfel på funktioner som bör vara vinkelräta mot rörets axel.

Att kontrollera vridning innan lastning och avvisa material som överskrider toleransen är snabbare än att försöka kompensera i efterbehandling. De flesta leverantörer av rörlaser anger ett maximalt vridvärde per meter för material som maskinen kan hantera pålitligt.

Trycket från främre och bakre spännkäftar är också mer kritiskt för fyrkantiga rör än för runda. Runda rör centreras automatiskt under symmetriskt spänntryck. För fyrkantiga rör krävs det att käftarbänkens ytor är justerade mot profilenas plana sidor. Feljusterade käftar orsakar mikrovridning under matningscykeln, vilket visar sig som positionell drift vid successiva funktioner.

Programmeringsansats för skärande snitt och vinkelskar

Fyrkantiga rör används omfattande inom konstruktionsmontering, vilket innebär att en stor del av skärarbetet omfattar vinkelskar, sadelskärningar och ändnotching för svetsmontering. Programmering av dessa skärningar på en rörlaser följer en annan logik än nestning av platta plåtar.

Skärprogramvaran kräver exakta tvärsnittsdata för röret, inklusive hörnradien. De flesta kallformade kvadratrör har en hörnradius på ungefär 1,5–3 gånger väggtjockleken. Om programmet behandlar hörnet som en exakt rät vinkel kommer den faktiska skärningen att avvika från den programmerade banan vid varje hörnövergång, och passningen vid ett snedskurna fogar kommer att visa en glipa även om måtten ser korrekta ut på ritningen.

Väljning av gas och inställning av tryck för olika väggtjocklekar

Valet av hjälpgas vid laserskärning av rör påverkar både kvaliteten på snittkanten och beteendet hos slagg på insidan av röret. Vid skärning av mjukstål rör ger sygasskärning en snabbare skärning vid lägre effekt, men lämnar ett oxidlager på snittytan. Skärning med kvävgas ger en renare, oxidfri kant men kräver högre tryck och effektinställningar.

För tunnväggiga fyrkantiga rör (under 3 mm) ger kvävgas vid 12–16 bar vanligtvis renaste resultat. För tjockare väggar över 6 mm blir sygasskärning mer praktisk ur kostnads- och produktionshänseende, särskilt om kvaliteten på snittkanten kommer att döljas av svetsbehandling.

Ett tillverkningsprojekt hos en leverantör av strukturella komponenter i Jiangsu stötte på ett återkommande problem med slagg på fyrkantiga rör av mild stål med väggtjocklek på 4 mm. Att byta från syre vid 6 bar till kvävgas vid 14 bar eliminerade helt problemet med intern slagg, även om skärhastigheten sjönk med cirka 15 %. Kompromissen ansågs acceptabel eftersom delarna skulle användas i en synlig arkitektonisk applikation där slipmärken inte var tillåtna.

Fokusposition och effektdensitet för fyrkantiga rör med tjock vägg

För fyrkantiga rör med väggtjocklek över 5 mm har fokuspositionen i förhållande till materialytan en mer påverkande effekt på kvaliteten på kanterna än vid tunt plåtmaterial. En fokusinställning vid ytans översida maximerar effektdensiteten vid ingången, men ger en bredare skärvid den utgående ytan. En fokusinställning mitt i väggen ger en mer enhetlig skärgeometri genom hela tjockleken.

De flesta fiberlaserrörsavskärningssystem tillåter justering av fokusförskjutning i CNC-parameterns inställning. Att köra prov på skärkvalitet vid fokusförskjutningar på 0, -1 mm och -2 mm på en specifik material- och tjocklekskombination tar cirka 20 minuter, men fastställer den optimala parametrinställningen som gäller för hela produktionen.

Efterbehandling och avburkning av ändar

Skärningsändarna på fyrkantiga rör från laserbearbetning är i allmänhet renare än mekaniskt sågade ändar, men bildning av burrar på de inre hörnen i profilen är ett känt problem, särskilt vid hörn där laserbanan ändrar riktning. Inre hörnburrar på fyrkantiga rör är svårare att nå med standardverktyg för avburkning.

Ett avburkningsverktyg för ändar som specifikt är utformat för fyrkantiga och rektangulära profiler hanterar detta effektivare än avburkningsuppsättningar för runda profiler. För högvolymsproduktion finns det inline-avburkningsförlängningar som fungerar tillsammans med rörlaserns automatiserade packladdningssystem, tillgängliga från flera verktygstillverkare.

RAYMAX:s rörsnittmaskiner är konfigurerade för att hantera hela sortimentet av kvadratiska och rektangulära profiler med spänn- och höjdsensningssystem som är utformade för att bibehålla snittprecisionen vid geometriska övergångar, vilket gör bearbetning av kvadratrör mer krävande än bearbetning av platta plåtar.