1. Schnittgeschwindigkeit
Viele Kunden fragen bei der Beratung zu Laserschneidmaschinen nach deren Schnittgeschwindigkeit. Laserschneidmaschinen sind in der Tat hocheffiziente Geräte, und die Schnittgeschwindigkeit steht verständlicherweise im Mittelpunkt des Kundeninteresses. Die höchste Schnittgeschwindigkeit allein definiert jedoch nicht die Qualität des Laserschnitts.
Zu schnell tEr reduzierte die Geschwindigkeit
a. Kann das Material nicht durchschneiden
b. Die Schnittfläche weist schrägen Faserverlauf auf, und die untere Hälfte des Werkstücks weist Schmelzflecken auf.
c. Rauhe Schneide
Die Schnittgeschwindigkeit ist zu gering
a. Überhitzungszustand mit rauer Schnittfläche
b. Ein größerer Schnittspalt und die scharfe Ecke werden zu abgerundeten Ecken verschmolzen.
Um die Schneidleistung Ihrer Laserschneidanlage optimal zu nutzen, fragen Sie nicht einfach nach der Schnittgeschwindigkeit – diese Antwort ist oft ungenau. Geben Sie MimoWork stattdessen die Spezifikationen Ihres Materials an, und wir können Ihnen eine fundiertere Auskunft geben.
2. Fokuspunkt
Da die Laserleistungsdichte einen großen Einfluss auf die Schnittgeschwindigkeit hat, ist die Wahl der Brennweite der Linse entscheidend. Die Größe des Laserflecks nach der Fokussierung des Laserstrahls ist proportional zur Brennweite der Linse. Nach der Fokussierung des Laserstrahls durch eine Linse mit kurzer Brennweite ist die Größe des Laserflecks sehr klein und die Leistungsdichte im Fokuspunkt sehr hoch, was für das Schneiden von Materialien vorteilhaft ist. Der Nachteil besteht jedoch in der geringen Schärfentiefe, die nur einen geringen Spielraum für die Anpassung an die Materialdicke bietet. Im Allgemeinen eignet sich eine Fokussierlinse mit kurzer Brennweite besser für das Hochgeschwindigkeitsschneiden dünner Materialien. Eine Fokussierlinse mit langer Brennweite hingegen bietet eine große Schärfentiefe und eignet sich, sofern eine ausreichende Leistungsdichte vorhanden ist, besser für das Schneiden dicker Werkstücke wie Schaumstoff, Acryl und Holz.
Nachdem die geeignete Brennweite bestimmt wurde, ist die relative Position des Brennpunkts zur Werkstückoberfläche entscheidend für die Schnittqualität. Da die Leistungsdichte im Brennpunkt am höchsten ist, befindet sich dieser beim Schneiden meist direkt an oder knapp unterhalb der Werkstückoberfläche. Um eine gleichbleibende Schnittqualität zu erzielen, ist es daher unerlässlich, dass die relative Position von Brennpunkt und Werkstück während des gesamten Schneidprozesses konstant bleibt.
3. Luftblassystem & Hilfsgas
Beim Laserschneiden von Werkstoffen ist in der Regel ein Schutzgas erforderlich, dessen Art und Druck maßgeblich von der Art des Schutzgases abhängen. Üblicherweise wird das Schutzgas koaxial zum Laserstrahl ausgestoßen, um die Linse vor Verschmutzung zu schützen und die Schlacke am Schnittgrund abzuführen. Bei nichtmetallischen und einigen metallischen Werkstoffen wird Druckluft oder Inertgas verwendet, um geschmolzenes und verdampftes Material abzuführen und gleichzeitig eine übermäßige Verbrennung im Schnittbereich zu verhindern.
Unter der Voraussetzung einer ausreichenden Hilfsgaszufuhr ist der Gasdruck ein äußerst wichtiger Faktor. Beim Schneiden dünner Materialien mit hoher Geschwindigkeit ist ein hoher Gasdruck erforderlich, um zu verhindern, dass Schlacke an der Schnittrückseite haften bleibt (heiße Schlacke beschädigt die Schnittkante beim Auftreffen auf das Werkstück). Bei zunehmender Materialstärke oder geringerer Schnittgeschwindigkeit sollte der Gasdruck entsprechend reduziert werden.
4. Reflexionsgrad
Die Wellenlänge des CO₂-Lasers beträgt 10,6 μm und eignet sich hervorragend zur Absorption durch nichtmetallische Werkstoffe. Allerdings ist der CO₂-Laser nicht zum Schneiden von Metallen geeignet, insbesondere nicht von Metallen mit hohem Reflexionsgrad wie Gold, Silber, Kupfer und Aluminium.
Die Absorptionsrate des Materials gegenüber dem Strahl spielt in der Anfangsphase der Erwärmung eine wichtige Rolle, aber sobald das Schneidloch im Werkstück entsteht, bewirkt der Schwarzkörpereffekt des Lochs, dass die Absorptionsrate des Materials gegenüber dem Strahl nahezu 100 % beträgt.
Der Oberflächenzustand des Materials beeinflusst die Absorption des Laserstrahls direkt, insbesondere die Oberflächenrauheit. Die Oberflächenoxidschicht führt zu deutlichen Veränderungen der Absorptionsrate. In der Praxis des Laserschneidens lässt sich die Schneidleistung mitunter durch die Beeinflussung des Oberflächenzustands auf die Absorptionsrate verbessern.
5. Laserkopfdüse
Bei falscher Düsenwahl oder mangelhafter Wartung kann es leicht zu Verschmutzungen oder Beschädigungen kommen. Durch eine unrunde Düsenmündung oder lokale Verstopfungen durch heiße Metallspritzer entstehen Wirbelströme in der Düse, was die Schneidleistung deutlich verschlechtert. Manchmal ist die Düsenmündung nicht auf den fokussierten Strahl ausgerichtet, wodurch dieser die Düsenkante abschneidet. Dies beeinträchtigt ebenfalls die Schnittqualität, vergrößert die Spaltbreite und führt zu Abweichungen in der Schnittgröße.
Bei Düsen sollte zwei Punkten besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden
a. Einfluss des Düsendurchmessers.
b. Einfluss des Abstands zwischen Düse und Werkstückoberfläche.
6. Optischer Pfad
Der vom Laser emittierte Originalstrahl wird durch das externe optische System übertragen (einschließlich Reflexion und Transmission) und beleuchtet die Oberfläche des Werkstücks präzise mit extrem hoher Leistungsdichte.
Die optischen Elemente des externen Strahlengangsystems müssen regelmäßig überprüft und gegebenenfalls justiert werden, um sicherzustellen, dass der Lichtstrahl des Schneidbrenners über dem Werkstück korrekt auf die Linsenmitte fokussiert und dort zu einem kleinen Punkt geleitet wird, um eine hohe Schnittqualität zu gewährleisten. Sobald sich die Position eines optischen Elements verändert oder dieses verschmutzt ist, wird die Schnittqualität beeinträchtigt, und der Schneidvorgang kann unter Umständen nicht mehr durchgeführt werden.
Die äußere optische Strahlenganglinse wird durch Verunreinigungen im Luftstrom und durch Ablagerungen von Spritzpartikeln im Schneidbereich verschmutzt oder ist nicht ausreichend gekühlt. Dies führt zu einer Überhitzung der Linse und beeinträchtigt die Strahlenergieübertragung. Dadurch driftet die Kollimation des optischen Strahlengangs, was schwerwiegende Folgen nach sich zieht. Die Linsenüberhitzung verursacht zudem Fokusverzerrungen und kann die Linse selbst beschädigen.
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Veröffentlichungsdatum: 20. September 2022