Einführung

Die Hochleistungslaserschneidtechnologie – insbesondere Laser mit einer Leistung von 6000 W oder mehr – ermöglicht schnelles und präzises Schneiden dicker Materialien und hat den Metallschneidsektor revolutioniert. Diese Entwicklungen bringen besondere Schwierigkeiten mit sich, auch wenn sie zu höherer Produktion und Kapazität führen. Ein entscheidender Schritt zum Erzielen sauberer, effektiver Schnitte ist die Anpassung der Parameter an verschiedene Materialien. Wenn die Parameter nicht richtig eingestellt sind, können Probleme wie schlechte Schnittqualität, zu viel Bart und sogar Schäden an der Schneidausrüstung auftreten.

Zwei der am häufigsten mit Hochleistungslasern geschnittenen Materialien sind Kohlenstoffstahl und Edelstahl. Allerdings haben sie unterschiedliche Eigenschaften, die unterschiedliche Schneidetechniken erfordern. Während Kohlenstoffstahl eher oxidiert, aber normalerweise leichter zu schneiden ist, ist Edelstahl hitze- und oxidationsbeständiger. Beim Schneiden dieser Materialien müssen die Bediener die Lasereinstellungen ändern, um sowohl Effizienz als auch Genauigkeit zu gewährleisten und so die Ergebnisse zu optimieren.

Material 1: Edelstahl

Optimale Parameter für Edelstahl

Die wichtigste Variable, die beim Schneiden von Edelstahl mit Hochleistungslasern kontrolliert werden muss, ist der Druck des Hilfsgases. Für Edelstahl ist ein Druckbereich von 80–100 bar optimal. Da Stickstoff die Oxidation stark verringert – was notwendig ist, um die Integrität und das Aussehen der Schnittkanten zu bewahren – ist es das bevorzugte Hilfsgas. Eine 1,4-mm-Düse bietet normalerweise das beste Gleichgewicht zwischen Gasfluss und Laserstrahlfokus, daher ist auch der Düsendurchmesser ziemlich wichtig.

Normalerweise wird Edelstahl mit 12 m/min geschnitten. Während das Hilfsgas das geschmolzene Metall aus dem Schnittbereich entfernt, ermöglicht diese Geschwindigkeit dem Laser, das Material effizient zu schmelzen. Dieses Gleichgewicht garantiert sowohl eine hohe Leistung als auch eine hohe Qualität, was zu sauberen und glatten Kanten führt.

Tipps zum Schneiden von Edelstahl

• Verwenden Sie Stickstoff für optimale Ergebnisse: Er verringert nicht nur die Oxidation, sondern kühlt auch den Schnittbereich schnell ab, wodurch wärmebeeinflusste Zonen minimiert und die Bildung von Oxiden an den Schnitträndern verhindert wird. Wenn Aussehen und Korrosionsbeständigkeit entscheidend sind, ist dies besonders wichtig.

• Ausrichtung zwischen Laserstrahl und Düse: Gleichmäßige Schnitte und glatte Kanten hängen von der richtigen Ausrichtung ab. Um optimale Leistung zu gewährleisten, sind regelmäßige Kontrollen erforderlich, da eine Fehlausrichtung zu ungleichmäßigen Schnitten und rauen Kanten führen kann.

• Achten Sie beim Schneiden auf Probleme: Bediener können Probleme wie einen inkonsistenten Gasfluss oder Schwankungen in der Laserleistung erkennen, indem sie den Schneidvorgang sorgfältig überwachen. Eine frühzeitige Erkennung dieser Probleme hilft, Abweichungen von der beabsichtigten Schnittqualität zu vermeiden.

Material Nr. 2: Kohlenstoffstahl

Optimale Parameter für Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstahl reagiert unter Hochleistungslasern anders als Edelstahl. Das Hilfsgas ist Sauerstoff; der normale Druckbereich liegt zwischen 15 und 20 Bar. Durch die Reaktion mit dem Kohlenstoff im Stahl erzeugt der Sauerstoff eine exotherme Reaktion, die ein effektiveres Schmelzen und Entfernen des Materials ermöglicht. Für Kohlenstoffstahl wird häufig eine 1,2-mm-Düse verwendet, um den Sauerstoffstrom präziser zu konzentrieren und die Schneidleistung zu verbessern.

Generell gilt, dass Kohlenstoffstahl eine geringere Schnittgeschwindigkeit hat als Edelstahl – etwa 8 m/min. Bei geringeren Geschwindigkeiten kann sich die exotherme Reaktion voll entfalten, was einen effektiven Materialabtrag gewährleistet und die Schlackenbildung verringert.

Tipps zum Schneiden von Kohlenstoffstahl

• Fokus für dickeren Kohlenstoffstahl: Achten Sie beim Schneiden von dickerem Kohlenstoffstahl darauf, dass der Laserfokus auf die richtige Tiefe eingestellt ist. Beispielsweise sollte der Laserfokus beim Schneiden einer 25 mm dicken Kohlenstoffstahlplatte 2 mm unter der Oberfläche eingestellt werden, um optimale Effizienz und minimale Schlackenbildung zu gewährleisten.

• Achten Sie auf die Bildung von Bart: Bart ist der unerwünschte Rückstand, der sich auf der Schnittfläche bilden kann. Zu viel Bart beeinträchtigt nicht nur das Aussehen des Schnitts, sondern auch die Funktionalität des Teils. Eine sorgfältige Überwachung des Bartniveaus ermöglicht es den Bedienern, Parameter wie Schnittgeschwindigkeit oder Sauerstoffdruck zu ändern, um dieses Problem zu reduzieren.

Leitfaden zur Auswahl einer Düse

Einschichtdüsen

Einschichtige Düsen sind in der Regel die bessere Wahl zum Schneiden dünner Bleche aus Kohlenstoffstahl und Edelstahl. Durch die Optimierung des Gasflusses und die damit verbundene Verringerung des Widerstands kann das Hilfsgas den Schneidbereich effektiver erreichen, was höhere Schneidgeschwindigkeiten ermöglicht. In Produktionsumgebungen mit hohem Volumen, in denen Geschwindigkeit von größter Bedeutung ist, ist dieses Design besonders hilfreich.

Doppelschichtdüsen

Doppelschichtdüsen ermöglichen exakteres Schneiden bei dickeren Blechen. Die zusätzliche Schicht garantiert einen konstanteren und konzentrierteren Gasstrom, sodass das geschmolzene Metall effektiv über die gesamte Materialstärke hinweg entfernt wird. Dies führt insbesondere bei dickeren Blechen zu präziseren und saubereren Schnitten.

Häufige Fehler beim Hochleistungslaserschneiden

Überhitzung dicker Platten

Beim Schneiden von dicken Edelstahl- oder Kohlenstoffstahlplatten kommt es manchmal zu Überhitzung. Das Material kann überhitzen, was zu Verformungen oder sogar zu Schäden am Schneidkopf führen kann, wenn die Laserleistung zu hoch oder die Schneidgeschwindigkeit zu niedrig ist. Bei einer 30 mm dicken Kohlenstoffstahlplatte ist es beispielsweise zwingend erforderlich, die Schneidgeschwindigkeit zu verringern und gleichzeitig die Laserleistung zu ändern, um eine Überhitzung zu vermeiden.

Um eine zu hohe Hitzeentwicklung zu vermeiden, achten Sie auf eine exakte Einstellung des Laserfokus auf die Materialstärke und passen Sie Schneidgeschwindigkeit und Laserleistung entsprechend an.

Falsche Gasdruckeinstellungen

Falsche Gasdruckeinstellungen können eine Reihe von Problemen verursachen. Ist der Gasdruck zu niedrig, wird das geschmolzene Metall möglicherweise nicht ausreichend weggeblasen, was zu Schlackebildung und unzureichender Schnittqualität führt. Der Laserstrahl kann jedoch gestört werden und ungleichmäßige Schnitte können durch zu hohen Gasdruck entstehen.

Bei Edelstahl ist es wichtig, den Gasdruck im Bereich von 80–100 bar zu halten, um Oxidation zu verhindern und glatte Kanten zu gewährleisten. Ungeeigneter Sauerstoffdruck kann bei Kohlenstoffstahl entweder zu zu hoher Schlackebildung oder ineffektivem Schneiden führen.

Um eine optimale Schneidleistung zu gewährleisten, überprüfen und passen Sie die Gasdruckeinstellungen regelmäßig an.

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Abschließend

Um beim Hochleistungslaserschneiden von Kohlenstoffstahl und Edelstahl gute und effektive Ergebnisse zu erzielen, müssen die Parameter optimiert werden. Das Verständnis der besonderen Eigenschaften jedes Materials und der sich ändernden Variablen wie Hilfsgastyp, Düsenauswahl, Schneidgeschwindigkeit und Brennweite hilft den Bedienern, die Produktion zu maximieren, Abfall zu reduzieren und die Schnittqualität zu verbessern. Der Schlüssel zur Gewährleistung konsistenter und zuverlässiger Ergebnisse ist auch die regelmäßige Überwachung des Schneidprozesses und der Gerätewartung. Mit der richtigen Technik kann Hochleistungslaserschneiden sowohl in industriellen als auch in kleinen Anwendungen hervorragende Ergebnisse erzielen.

Häufig gestellte Fragen zum Hochleistungslaserschneiden von Kohlenstoffstahl und Edelstahl

1. Was ist der ideale Gasdruck beim Schneiden von Edelstahl mit einem Hochleistungslaser?
   Der ideale Gasdruck zum Schneiden von Edelstahl liegt normalerweise zwischen 80 und 100 Bar. Stickstoff trägt zur Verringerung der Oxidation bei.

2. Warum wird das Schneiden von Kohlenstoffstahl durch Sauerstoff und nicht durch ein anderes Gas unterstützt?
   Um das Material effektiver aufzuschmelzen und abzutragen, wird bei Kohlenstoffstahl Sauerstoff eingesetzt, was zu einer besseren Schneidleistung führt.

3. Für welche Schnittgeschwindigkeit ist Kohlenstoffstahl am besten geeignet?
   Mit üblicherweise etwa 8 m/min ist die Schnittgeschwindigkeit bei Kohlenstoffstahl geringer als bei rostfreiem Stahl, um die vollständige exotherme Reaktion zu ermöglichen und das geschmolzene Material effizient zu entfernen.

4. Welchen Einfluss hat die Wahl der Düse auf die Schneidleistung?
   Einschichtige Düsen bieten bessere Schnittgeschwindigkeiten bei dünnen Materialien; doppelschichtige Düsen eignen sich besser zum Schneiden dickerer Platten, da ihr stabilerer Gasfluss die Genauigkeit erhöht.

5. Welche typischen Probleme treten auf, wenn man dicke Platten mit einem Hochleistungslaser schneidet?
   Zwei typische Probleme sind Überhitzung, die zu einer Verformung des Materials führen kann, und falscher Gasdruck, der eine schlechte Schnittqualität oder zu starke Bartbildung zur Folge haben kann.

6. Wie kann ich die Schlackebildung beim Schneiden von Kohlenstoffstahl reduzieren?
   Ändern Sie die Brennweite und die Schnittgeschwindigkeit, um Bartbildung zu reduzieren, verfolgen Sie den Sauerstoffdruck und führen Sie während des Schneidvorgangs Schnitte in Echtzeit durch.