Faktoren, die die Laserschneidqualität beeinflussen
Die Qualität des Laserschneidens wird durch die Maßgenauigkeit des Schnitts und die Oberflächenqualität der Schnittkante bestimmt. Die Oberflächenqualität wird typischerweise anhand der folgenden vier Kriterien beurteilt: die Breite und Rauheit der Schnittfläche, die Breite der Wärmeeinflusszone, die Welligkeit des Schnittquerschnitts und das Vorhandensein von Schweißspritzern auf dem Schnittquerschnitt oder der Unterseite. Die wichtigsten Faktoren, die die Oberflächenqualität beim Laserschneiden beeinflussen, sind die folgenden:
Laser-Eigenschaften
Der zum Schneiden verwendete Laser muss eine hohe Strahlqualität aufweisen. Da das Laserschneiden ein thermisch basierter Prozess ist, erfordern eine hohe Leistungsdichte und ein feiner Schnitt einen kleinen fokussierten Fleckdurchmesser. Zudem sollte der Laserstrahl zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Schneidqualität in verschiedenen Richtungen über eine ausgezeichnete rotationale Symmetrie um die optische Achse verfügen, eine kreisförmige Polarisation besitzen und eine hohe Richtstabilität aufweisen, um die Position des Fokus stabil zu halten. Moderne Laser sollten außerdem über kontinuierliche und hochfrequente Ausgangsleistung mit schnellen Schaltmöglichkeiten verfügen, um hochwertige Schnitte bei komplexen Konturen sicherzustellen.
Fokussierlinse und Materialdicke
Die Brennweite der Linse sollte basierend auf der Dicke des zu schneidenden Materials ausgewählt werden, wobei ein Gleichgewicht zwischen dem Durchmesser des Fokusflecks und der Schärfentiefe eingehalten werden muss. Für dickere Materialien ist eine längere Brennweite vorzuziehen, während für dünnere Materialien eine kürzere Brennweite geeignet ist. Die Position des Fokusspots sollte nahe an der Werkstückoberfläche liegen, typischerweise leicht unterhalb der oberen Oberflächenschicht des Materials, ungefähr einem Drittel der Materialdicke entsprechen.
Gasstrom und Düse
Bei Laserschneidmaschinen dient der Gasstrom dazu, geschmolzenes Material aus dem Schnitt zu entfernen, die Fokussierlinse zu schützen und teilweise auch Energie zum Schneiden beizutragen. Der Gasdruck und die Strömungsgeschwindigkeit sind entscheidende Faktoren, die die Schneidqualität beeinflussen. Ein zu geringer Druck kann dazu führen, dass das geschmolzene Material nicht vollständig aus dem Schnitt entfernt wird, während ein zu hoher Druck Wirbel auf der Oberfläche des Werkstücks erzeugen kann, wodurch die Fähigkeit des Gasstroms, das geschmolzene Material abzuführen, beeinträchtigt wird. Praktische Erfahrungen haben gezeigt, dass Düsen mit unterschiedlichem Design die Schneidleistung ebenfalls erheblich beeinflussen können.
Schneidgeschwindigkeit
Die Schneidgeschwindigkeit hängt von der Laserleistungsdichte, den thermischen Eigenschaften des Materials sowie seiner Dicke ab. Bei einem festgelegten Satz an Schneidbedingungen gibt es einen optimalen Bereich für die Schneidgeschwindigkeit. Ist die Geschwindigkeit zu hoch, kann der Schnitt unvollständig bleiben oder Rückstände (Schlacke) zurückbleiben. Ist die Geschwindigkeit hingegen zu niedrig, kann es zu übermäßigem Abbrennen kommen, was einen breiteren Schnitt und eine größere wärmeeinflusste Zone verursacht.
Schnittbreite
Bei Teilen mit komplexen Konturen oder scharfen Ecken können Beschleunigungsänderungen zu Überhitzung und Schmelzen an den Ecken führen, was deren Zusammenbruch verursachen kann. Daher ist die Optimierung des Schneidpfades eine effektive Möglichkeit, dieses Problem zu verringern.
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