Dit hoofdstuk gaat over constructieregels die van toepassing zijn op het lasersnijden.
Voordelen lasersnijden
-
geen/weinig nabewerking in verband met geringe braam
- kosten besparing
- geen vermindering corrosieweerstand
- kleine warmte beïnvloede zone
- hoge snijsnelheid
- kleine snedebreedte
- minder lawaai tijdens bewerking dan bij waterstraalsnijden
- vrije contouren mogelijk
- scherpe hoeken in de snijcontour (15°) zijn mogelijk
- snel omschakelen tussen verschillende te snijden materialen
- het proces is goed te automatiseren
- nauwkeurig (p.m. 0.1 mm)
- contactloze bewerking
- mogelijk om oxidevrij te snijden
Nadelen lasersnijden
- relatief hoge investering
- beperkte productdiktes snijdbaar (< 20 mm)
- niet alle materialen te bewerken (bijv. kunststof, lood) tenzij zeer goede afzuiging
Algemene constructieregels lasersnijden
- zo weinig mogelijk scherpe hoeken: door de massatraagheid van de snijkop, kan een scherpe hoek niet op volle snelheid gesneden worden waardoor de gemiddelde snijsnelheid omlaag gaat.
- gebruik een zo kort mogelijke contour
- gebruik zo min mogelijk interne contouren: voor iedere interne contour moet de laser insteken, wat extra tijd kost. Het is overigens wel vaak goedkoper om een interne contour met de laser te snijden, dan deze later alsnog te maken met een conventioneel bewerkingsproces.
- de bovenkant van de snede is de mooiste kant, dus deze moet aanzichtskant worden
- gebruik geen dikkere plaat dan noodzakelijk: dit kost niet alleen extra materiaal, ruimte en gewicht, maar verlaagt ook de maximale snijsnelheid. Wanneer een plaat een bepaalde dikte dient te hebben vanuit constructie-oogpunt, dan is het vanuit kosten-oogpunt bijna nooit gunstiger om te kiezen voor een dunnere plaat zodat de snijsnelheid opgevoerd kan worden.
- beperk het aantal verschillende plaatdiktes: op deze manier hoeft er op de lasersnijmachine minder vaak van plaat gewisseld te worden.
Producten niet helemaal vrijsnijden
Soms is het handig om producten niet helemaal vrij te snijden, maar een klein dammetje te laten staan. Hoewel na het snijden een beetje handwerk vereist is om de producten los te maken, kan soms per saldo werk bespaard worden omdat de producten niet meer gesorteerd hoeven te worden. Verder wordt op deze manier ook voorkomen dat producten klem gaan zitten.
Materiaalbesparing
Er is speciale software beschikbaar om gegeven producten zodanig te positioneren op een plaat, dat zo effectief mogelijk met materiaal om kan worden gegaan. Soms kan door een herontwerp van een product ook effectiever met materiaal om worden gegaan zoals getoond is in onderstaande figuur. Door het herontwerp is het mogelijk geworden om een derde deel meer producten uit dezelfde plaat te halen.
| Oorspronkelijk ontwerp |  |
|---|---|
| Herontwerp |  |
Bron: Faszination Blech
Buizen bewerken
Definities
Buis : tweezijdig open hol lichaam, waarvan de lengte groter is dan twee maal de buitendiameter. Ter verduidelijking wordt onderscheid gemaakt naar de dwarsdoorsnede van de buis, bv. Ronde buis, rechthoek buis, zeskant buis, etc.
Profiel : Algemene benaming van een doorsnede van willekeurige vorm uit een willekeurig materiaal.
Mogelijkheden en grenzen bij de buisbewerking met 2D en 3D machines
Om aansluitdelen (vlakke platen, bewerkte of onbewerkte buizen) met de snijkant van een buis te kunnen verbinden (bijvoorbeeld lassen), moet het aansluitdeel zonder openingen op de snijkant liggen.
2D Buissnijden
Bij het 2D buissnijden wordt de laserstraal in een horizontaal vlak bewogen, terwijl de buis om zijn as draait. De straal staat steeds loodrecht op de bewerkte buis.
Bron: Trumpf GmbH
Voor een nette verbindingsnaad is het voldoende, als eenmaal de buitenrand van de buis aanligt en eenmaal de binnenrand aanligt. Dit geldt echter alleen als de verbindingsnaad via conventionele lastechnieken met toevoegdraad wordt geproduceerd.
Bron: Trumpf GmbH
3D Lasersnijden
Om een snijkant te maken die over het hele oppervlak aanligt, moet de laserstraal onder een hoek op de buis staan. Een snijkant die over het hele oppervlak aanligt is nodig als de buis via laserlassen met het aansluitdeel verbonden moet worden. Dit is slechts bij 3D bewerken mogelijk.
Bron: Trumpf GmbH
Onderstaand plaatje geeft een buis weer die gemaakt is met behulp van 3D lasersnijden.
Het 3D snijden van buizen is vanwege procestechnische redenen slechts beperkt mogelijk. Wanneer men de invalhoek van de laserstraal op de buis teveel vergroot, ontstaan enkele problemen:
Bron: Trumpf GmbH
- De materiaaldikte verandert
Om toch goede snijresultaten te krijgen, moeten de snijparameters continu aangepast worden aan de materiaaldikte. Hiervoor zijn twee mogelijkheden denkbaar:- Overschakelen tussen meerdere lasertechnologietabellen, omdat de parameters uit een bepaalde tabel altijd voor één specifieke materiaaldikte geoptimaliseerd zijn.
- Snijparameters kiezen die over de hele bewerkingslengte slechts kleine snijsnelheden toelaten.
- Het snijgas wordt afgebogen
Het snijgas wordt deels door het buisoppervlak afgebogen en stroomt niet uitsluitend in de snede. Bij het snijden met zuurstof kan dit een sterker uitbranden van de snijkant and braamvorming tot gevolg hebben. Bij het snijden met stikstof wordt de smelt slechter uit de snijspleet gedreven, wat ook kan leiden tot braamvorming. - De snijdafstand klopt niet meer
De capacitieve afstandsregeling stelt een hoge capaciteit in tussen uitstroomopening en materiaaloppervlak. Dit leidt to afstandsfouten en focusveranderingen, wat wederom onzuivere snijkanten kan veroorzaken. - De snijsnelheid neemt af
De snijsnelheid moet voor het maken van schuine snedes vaak extreem terug gebracht worden.
Buizen en de zijde aan de niet-bewerkingskant
In tegenstelling tot bewerking van tweedimensionale werkstukken, heeft een buis altijd een tegenoverliggende kant. Dit kan tot de volgende problemen leiden bij het lasersnijden:
- Spetters van slak of smelt op de binnenwand
- Doorsnijden van de buis op de tegenoverliggende zijde
- Grote warmte-inbreng en daarmee sterke oververhitting van het materiaal.
Deze problemen treden voornamelijk op bij de bewerking van dunwandige buizen met kleine doorsnede.
Oplossingen
- Een spetterbescherming die tijdens de bewerking in de buis gestopt, kan spetters tegen gaan en laserstraling absorberen.
- Insteken met gereduceerd laservermogen.
- Snijden met gereduceerd laservermogen.
Het vrijsnijden van buisdelen
Wanneer een uiteinde van een buis volledig losgesneden worden van de rest van de buis, kunnen enkele problemen optreden:
- Het deel kan blijven haken in de rest van de buis of in afvaldelen
- Het deel kan kantelen en met de uitstroomopening van de snijkop botsen.
Vooral delen met een contour met veel opsluitingen, blijven eenvoudig haken in de rest van de buis of afvaldelen. Een typisch voorbeeld is de productie van bajonetsluitingen.
Bron: Trumpf GmbH
De productie van de getoonde bajonetsluiting maakt het programmeren van “vrijmaaksneden” in het afvaldeel noodzakelijk.
Bron: Trumpf GmbH
Delen kunnen bij het vrijsnijden kantelen en met de uitstroomopening van de snijkop botsen, als de contour bij het buisdeel dat vrijgesneden moet worden extreem schuin is.
Bron: Trumpf GmbH
Het kantelen van een deel kan verhinderd worden, als men het einde van de snijdcontour aan de korte zijde van het werkstuk programmeert (B) in plaats van aan de lange zijde (A).
Een spetterbescherming die tijdens de bewerking aan de binnenkant van de buis geschoven wordt, kan ook het kantelen van het werkstuk verhinderen.
