3 fouten die u moet vermijden bij het lasersnijden van metaal
In het complexe proces van lasersnijden van metaal kunnen zich allerlei problemen voordoen die de productkwaliteit en prestaties beïnvloeden als je niet oppast. De volgende drie fouten moeten goed in de gaten worden gehouden en tijdens het gebruik worden vermeden.
Probleem 1 - Afwijkingen negeren bij het meten van onderdelen
Tijdens het ontwerpen van onderdelen maken veel technici de fout om onderdelen te ontwerpen voor CNC-verspaning. Het moet duidelijk zijn dat lasersnijmachines zijn fundamenteel anders dan CNC-machines en er moet rekening worden gehouden met de tolerantiekenmerken van onderdelen die worden gesneden door lasersnijmachines.
De eerste moeilijkheid die ingenieurs tegenkomen is de divergentie van de laserstraal nadat deze de laserkop heeft verlaten. Deze fysieke eigenschap heeft een directe en significante invloed op de snijbreedte. De onderkant van het gesneden onderdeel zal breder zijn dan de bovenkant. Voor onderdelen die aan beide zijden precieze en consistente afmetingen moeten hebben, is dit verschil ongetwijfeld een groot probleem.
Neem als voorbeeld het gebruikelijke paneel voor de behuizing van elektronische apparatuur. De rand kan na het lasersnijden iets taps toelopen. Tijdens het daaropvolgende installatieproces veroorzaakt deze licht taps toelopende rand een kleine opening rond de rand van het paneel. Deze spleet heeft niet alleen invloed op de vlakheid en de esthetiek van het uiterlijk van het product, maar kan in sommige toepassingsscenario's met strenge eisen aan afdichting ook leiden tot het binnendringen van onzuiverheden zoals waterdamp en stof, waardoor de normale werking en levensduur van de interne componenten van de apparatuur worden beïnvloed.
Bovendien zal de verbreding van de onderste snijbreedte van de onderdelen, veroorzaakt door de divergentie van de laserstraal, ook problemen veroorzaken bij de assemblage van de onderdelen. Als meerdere onderdelen dicht op elkaar gemonteerd moeten worden, zal de passing tussen de onderdelen sterk verminderen door de inconsistentie van de onderste snijbreedte, waardoor het moeilijk wordt om precies aan te sluiten en in ernstige gevallen kan dit zelfs leiden tot het falen van de hele productassemblage. Daarom moeten ingenieurs bij het ontwerpen van onderling verbonden onderdelen de divergentiefactor van de laserstraal meenemen in hun ontwerpideeën en een redelijk tolerantiebereik reserveren door nauwkeurige berekeningen en simulaties uit te voeren om ervoor te zorgen dat de onderdelen na het snijden soepel in elkaar kunnen worden gezet.
De verandering in straalbreedte maakt ook het ontwerp van in elkaar passende onderdelen uitdagend. In de werkelijke productie kan bij twee onderdelen die theoretisch perfect op elkaar passen, het ene onderdeel iets groter en het andere iets kleiner zijn door de tolerantie van het lasersnijden. Zodra deze maatafwijking de tolerantiegrens overschrijdt, zullen de onderdelen die strak in elkaar hadden kunnen passen niet meer de verwachte pasvorm kunnen bereiken, waardoor de integriteit en functionaliteit van de gehele productstructuur wordt aangetast.
Probleem 2 - Niet effectief omgaan met vervorming
Vervorming is een andere lastige uitdaging waar ingenieurs mee te maken krijgen als ze lasersnijmachines gebruiken om plaatmetalen onderdelen te maken. Wanneer de laserstraal inwerkt op het te snijden metaal, absorbeert het metaal snel de energie van de laser en zet deze om in warmte-energie, waardoor het metaal opwarmt. Als de temperatuur stijgt, zet het metaal uit.
Maar het probleem is dat het uitzettingsproces van metaal niet uniform is. Enerzijds hebben verschillende metalen materialen verschillende thermische uitzettingscoëfficiënten. Aluminiumlegering en roestvrij staal hebben bijvoorbeeld volledig verschillende uitzettingsgraden bij dezelfde temperatuurverandering; anderzijds zal het fabricageproces van het materiaal, zoals de walsrichting, interne organisatiestructuur en andere factoren, ook de uniformiteit van de uitzetting van het metaal bij verhitting beïnvloeden. Het gecombineerde effect van deze factoren maakt het zeer waarschijnlijk dat het metaal zal buigen en vervormen tijdens het thermische uitzettingsproces, wat we kromtrekken noemen.
Dit vervormingsfenomeen brengt veel praktische problemen met zich mee voor ingenieurs. Bij onderdelen die oorspronkelijk ontworpen zijn om nauwkeurig samengevoegd te worden, zullen de vorm en grootte van de onderdelen afwijken van de ontwerpverwachtingen, waardoor het moeilijk wordt om ze perfect te laten passen tijdens de assemblage. Dit verlengt niet alleen de assemblagetijd en verhoogt de arbeidskosten, maar in ernstige gevallen leidt het er zelfs toe dat de onderdelen afgedankt moeten worden, wat resulteert in een verspilling van middelen en een stijging van de productiekosten.
Vanuit het perspectief van constructiemechanica brengt kromtrekken ook ernstige verborgen gevaren met zich mee voor constructieonderdelen. Wanneer een constructieonderdeel krom trekt, zal de interne spanningsverdeling ongelijkmatig worden en zal het oorspronkelijke vermogen om lasten gelijkmatig te dragen vernietigd worden. Bij externe belasting zal het kromgetrokken onderdeel eerder spanningsconcentratie veroorzaken, waardoor de totale sterkte en draagkracht van het onderdeel afneemt. In sommige toepassingsscenario's met extreem hoge eisen aan structurele sterkte, zoals in de ruimtevaart, autofabricage en op andere gebieden, kan de vervorming van onderdelen door vervorming ernstige veiligheidsincidenten veroorzaken.
Daarom moeten ingenieurs zeer voorzichtig zijn bij het gebruik van lasersnijmachines om plaatmetalen onderdelen te maken. In de materiaalselectiefase kun je overwegen om metalen materialen te gebruiken met een kleinere thermische uitzettingscoëfficiënt en stabielere prestaties, zoals sommige speciale legeringsmaterialen. In de ontwerpfase moet de redundantie van de structuur voldoende worden verhoogd en moeten de vorm en lay-out van de onderdelen redelijk worden aangepast om het risico op kromtrekken door thermische vervorming te verminderen. Tegelijkertijd kan bij het instellen van de procesparameters, door het optimaliseren van parameters zoals laservermogen, snijsnelheid en koelmethode, de ongelijkmatige verwarming van het metaal tijdens het snijproces zoveel mogelijk worden beperkt. Indien nodig kunnen dikkere metalen platen worden overwogen, omdat dikkere platen tot op zekere hoogte beter bestand zijn tegen thermische vervorming, of kan de complexiteit van het ontwerp worden verminderd en kan het gebruik van complexe vormen en dunwandige structuren worden beperkt, waardoor de kans op kromtrekken afneemt.
Probleem 3 - Onjuiste behandeling van lasersnijden
Lasersnijden is een fenomeen dat veroorzaakt wordt door de divergentie van de laserstraal tijdens het snijden van materiaal. Door de divergerende eigenschappen van de laserstraal is het onvermijdelijk dat de snijbreedte van de onderkant van het onderdeel breder is dan die van de bovenkant. Dit is ongetwijfeld een belangrijk probleem voor componenten die aan beide zijden een strikte maatvastheid vereisen. Het is echter de moeite waard om op te merken dat de mate van invloed van lasersnijden nauw samenhangt met de dikte van het onderdeel. Over het algemeen wordt lasersnijden pas een probleem dat niet genegeerd kan worden bij dikkere onderdelen.
Neem het gebruikelijke paneel voor mechanische behuizingen als voorbeeld. Als het paneel wordt uitgesneden met een metalen materiaal met een dikte van meer dan 3 mm, zal de rand aan de onderkant van het paneel aanzienlijk smaller zijn dan de bovenkant. Wanneer een dergelijk paneel op een vlak oppervlak wordt geplaatst, zal de versmalling van de onderrand duidelijk de opening tussen de twee oppervlakken laten zien. Deze opening heeft niet alleen invloed op de vlakheid van het uiterlijk van het product, maar kan bij sommige producten met strenge eisen op het gebied van afdichting en waterdichtheid ook afdichtingsproblemen veroorzaken, waardoor de beschermende prestaties van het product sterk verminderen.
Hoewel het fenomeen lasersnijden onder de huidige technische omstandigheden niet volledig kan worden vermeden, kunnen we de negatieve impact minimaliseren door een redelijk ontwerp en een redelijke procesopstelling. In de ontwerpfase van het product wordt de snijzijde slim ingepland in het ontwerp, zodat het uiterlijk en de belangrijkste prestaties van het product niet worden beïnvloed. Bij het lasersnijden van het paneel wordt bijvoorbeeld de onderkant van het snijvlak slim in het omhulsel geplaatst en wordt de bovenkant gebruikt als het zichtbare oppervlak van het product. Op deze manier heeft een eventueel verschil in grootte aan de onderkant, veroorzaakt door het lasersnijden, geen significante invloed op het uiterlijk en het daadwerkelijke gebruik van het product. Tegelijkertijd kan in het daaropvolgende assemblageproces, door middel van een redelijke assemblagevolgorde en procesmiddelen, de invloed van lasersnijden op de algehele prestaties van het product verder worden afgezwakt om ervoor te zorgen dat de productkwaliteit voldoet aan de ontwerpeisen.
Dutch 
English 
Arabic 
French 
Turkish 
Spanish 
Portuguese 
Czech 
Polish 
German 
Korean 
Japanese 
Greek 
Ukrainian 
Indonesian 
Italian 
Finnish 
Swedish 
Romanian