Kvalita řezu vláknovým laserem: nejčastější vady a jejich řešení

Moderní vláknový laser dokáže vytvářet velmi přesné výpalky s čistou řeznou hranou, u kterých není nutné další opracování. Ani výkonný a kvalitní CNC laser však nezaručuje perfektní výsledek za všech okolností. Kvalitu řezu ovlivňuje kombinace celé řady faktorů – nastavený výkon, rychlost řezání, poloha ohniska, stav trysky, tlak a kvalita řezného plynu, stav ochranného sklíčka i samotný materiál.

Potřebujete poradit?

Pokud se na spodní hraně výpalku začnou objevovat otřepy, laser některá místa nedořezává nebo se výrazně zhorší vzhled řezné hrany, není proto vždy správným řešením jednoduše zvýšit výkon laseru.

Kvalita řezu

V tomto článku se podíváme na nejčastější problémy při laserovém řezání kovů, jejich možné příčiny a postup při hledání závady.

Co ovlivňuje kvalitu laserového řezu?

Výsledná kvalita řezu je vždy kombinací stroje, technologie a správného nastavení. Mezi nejdůležitější faktory řadíme:

  1. Rychlost řezání
  2. Poloha ohniska neboli fokus
  3. Druh a tlak řezného plynu
  4. Průměr a typ řezací trysky
  5. Centrování laserového paprsku
  6. Čistota ochranného sklíčka
  7. Správná funkce snímání výšky
  8. Stav řezací hlavy
  9. Nastavení propalu materiálu

Parametry vhodné například pro 2mm konstrukční ocel budou zcela jiné než při řezání 15mm plechu. Stejně tak se liší nastavení pro kyslík, dusík nebo stlačený vzduch.

Proto mají moderní CNC vláknové lasery vytvořené technologické tabulky pro jednotlivé materiály a tloušťky, které se následně při uvádění stroje do provozu dále optimalizují podle konkrétní výroby.

Otřepy na spodní hraně výpalku

Otřepy patří mezi nejčastější problémy při laserovém řezání. Mohou být téměř neznatelné, ale také vytvořit výraznou vrstvu zatuhlého materiálu, kterou je nutné následně mechanicky odstranit.

Samotný výskyt otřepů ještě přesně neurčuje příčinu. Nejčastěji je potřeba prověřit následující oblasti.

Rychlost řezání

Příliš vysoká rychlost může způsobit, že laser nestačí materiál správně proříznout a roztavený kov není dostatečně odstraněn z řezné spáry.

Problém však může vzniknout také při příliš pomalém řezání, kdy se do materiálu vnáší zbytečně velké množství energie.

Ideálním řešením proto není rychlost bez dalšího pouze snižovat, ale najít správný poměr mezi:

Výkonem – Rychlostí – Tlakem plynu

Nedostatečný nebo nestabilní tlak plynu

Pomocný plyn má při laserovém řezání mimo jiné za úkol odstranit roztavený materiál z řezné spáry.

Pokud je průtok nebo tlak nedostatečný, může roztavený kov zůstat na spodní hraně výpalku a vytvořit otřepy nebo strusku.

Je proto vhodné kontrolovat nejen nastavenou hodnotu tlaku, ale také skutečný tlak při řezání.

U systému stlačeného vzduchu je důležitá rovněž dostatečná kapacita kompresoru.

Nesprávná poloha fokusu

Poloha ohniska laserového paprsku výrazně ovlivňuje způsob, jakým je energie rozložena v tloušťce materiálu. Nesprávně nastavený fokus může způsobit:

  • Horší průnik laseru materiálem
  • Hrubší řeznou hranu
  • Větší množství otřepů
  • Příliš širokou řeznou spáru

Moderní laserové hlavy proto používají automatickou změnu polohy ohniska. Ani automatické ostření však neznamená, že není potřeba mít pro konkrétní materiál správně nastavené technologické parametry.

Laser plech nedořezává

Pokud laser materiál místy neprořízne, je vhodné postupovat systematicky. Zvyšování výkonu by nemělo být první reakcí.

Znečištěné ochranné sklíčko

Ochranné sklíčko chrání optické části laserové hlavy před nečistotami a rozstřikem vznikajícím při řezání a propalu.

Pokud je sklíčko znečištěné nebo poškozené, může dojít ke zhoršení průchodu laserového záření a tím také kvality řezu.

Typickým příznakem může být situace, kdy stroj původně řeže správně, ale kvalita se postupně zhoršuje.

Ochranné sklíčko je proto spotřební součást řezací hlavy a jeho stav by měl být pravidelně kontrolován.

Stav řezací trysky je důležitý

Tryska stojí v porovnání s cenou laserového stroje minimum, její stav má ale na kvalitu řezu zásadní vliv.

Přes trysku proudí řezný plyn přímo do řezné spáry.

Výsledkem špatné trysky může být zvýšená tvorba otřepů nebo dokonce nedořezávání materiálu.

Jak poznat problém s centrováním?

Jedním z možných příznaků je rozdílná kvalita řezu podle směru.

  1. Jedna strana čtvercového výpalku je kvalitní
  2. Protilehlá strana má výrazně horší hranu

V takovém případě je vhodné kromě technologických parametrů zkontrolovat právě stav trysky a centrování laserového paprsku vůči otvoru trysky.

Kontrola trysky by měla být jednou z prvních věcí, které obsluha při náhlém zhoršení kvality provede.

Hrubá nebo zvlněná řezná hrana

Při dobře nastaveném řezání by měla mít hrana rovnoměrnou strukturu.

Pokud se na ní objeví výrazné rýhy, zvlnění nebo změna struktury v různých částech výpalku, může být příčinou například:

  • Nesprávná rychlost
  • Nevhodná poloha ohniska
  • Nedostatečný výkon pro danou tloušťku
  • Nestabilní tlak plynu
  • Poškozená tryska
  • Znečištěné ochranné sklíčko

Důležitý je také směr rýhování na hraně. Ten může zkušenému technikovi pomoci při hledání příčiny problému.

Vliv řezného plynu na kvalitu hrany

Volba řezného plynu může změnit nejen rychlost řezání a provozní náklady, ale také výsledný vzhled výpalku.

Kyslík

Kyslík se tradičně používá především při řezání konstrukční oceli.

Při řezání se aktivně podílí na procesu a umožňuje řezat i větší tloušťky materiálu s nižším výkonem laseru.

Nevýhodou je vznik oxidované řezné hrany. Pokud má být výrobek následně například práškově lakován nebo dále technologicky zpracováván, může být v některých případech potřeba oxidickou vrstvu odstranit.

Dusík

Dusík je inertní plyn a používá se tam, kde je požadována čistá a neoxidovaná řezná hrana. Typické použití je:

  • Nerezová ocel
  • Hliník
  • Pohledové díly

Při řezání dusíkem musí celý procesní výkon dodat laser, proto je zejména u silnějších materiálů důležitý dostatečný výkon laserového zdroje.

Stlačený vzduch

Stlačený vzduch je zajímavou ekonomickou alternativou pro řadu aplikací. Musí však být:

  1. Suchý
  2. Zbavený oleje
  3. Čistý

Pro použití u výkonných vláknových laserů je potřeba vhodně dimenzovaný kompresor a kvalitní úprava stlačeného vzduchu.

V praxi může být stlačený vzduch velmi výhodný například při zpracování některých tenčích materiálů, pozinkovaných plechů nebo hliníku.

Okuje a oxidovaná hrana konstrukční oceli

Pokud řežeme konstrukční ocel kyslíkem, dochází během procesu k oxidaci. Určité zabarvení a oxidická vrstva proto není automaticky známkou nesprávného nastavení stroje.

Rozhodující je, jaký výsledek požaduje následná technologie.

Pokud jde výpalek například přímo do konstrukce, nemusí oxidická hrana představovat zásadní problém. Jestliže však následuje lakování nebo svařování, může být vhodnější zvolit jinou technologii řezání nebo hranu před další operací upravit.

U moderních vysokovýkonných fiber laserů se proto stále častěji využívá také řezání konstrukční oceli dusíkem nebo směsnými plyny.

Vzdálenost laserové hlavy od materiálu

Řezací hlava během práce automaticky sleduje povrch plechu a udržuje požadovanou vzdálenost trysky od materiálu.

Pokud snímání výšky nefunguje správně, mění se také podmínky proudění řezného plynu a kvalita řezu. Problém může způsobovat například:

  • Poškozená keramická část hlavy
  • Znečištěná tryska
  • Špatný elektrický kontakt
  • Deformovaný nebo zvlněný plech
  • Nesprávná kalibrace snímání výšky

Po kolizi laserové hlavy s materiálem je proto vhodné zkontrolovat nejen samotnou trysku, ale také její uložení a keramiku.

Kvalitní laser potřebuje správné nastavení

Výkon laserového zdroje je při výběru CNC laseru důležitý, ale rozhodně není jediným parametrem, který určuje výslednou kvalitu výroby.

Právě při instalaci nového vláknového laseru je proto důležité provést řezací zkoušky na materiálech, které bude zákazník skutečně zpracovávat.

U laserových řezacích strojů GWEIKE zajišťujeme instalaci, uvedení do provozu, nastavení řezných parametrů a zaškolení obsluhy přímo u zákazníka. Součástí našich služeb je také následná technická a servisní podpora.

Kdy už kontaktovat servis?

Pokud byly zkontrolovány základní technologické parametry, tryska, ochranné sklíčko a kvalita řezu je stále výrazně horší než dříve, je vhodné problém konzultovat se servisem. Technik může následně prověřit například:

  • Stav řezací hlavy
  • Stav optické soustavy
  • Funkci snímání výšky
  • Tlak a průtok plynu
  • Nastavení řídicího systému

Čím přesněji zákazník problém popíše, tím rychlejší může být diagnostika.

Nejčastější otázky ke kvalitě laserového řezu

Proč vznikají při laserovém řezání otřepy?
Otřepy mohou vznikat při nevhodné kombinaci rychlosti, polohy ohniska a tlaku řezného plynu. Příčinou může být také poškozená nebo špatně vycentrovaná tryska či znečištěné ochranné sklíčko.

Jak poznám špatně vycentrovanou trysku?
Jedním z typických příznaků může být rozdílná kvalita řezu podle směru pohybu laserové hlavy. Jeden směr řezu může být výrazně kvalitnější než jiný.

Proč se kvalita řezu postupně zhoršuje?
Pokud se kvalita zhoršuje postupně, je vhodné zkontrolovat především spotřební části řezací hlavy, stav ochranného sklíčka, trysku a stabilitu přívodu řezného plynu.

Je lepší řezat kyslíkem, dusíkem nebo vzduchem?
Záleží na materiálu, tloušťce a požadované kvalitě hrany. Kyslík se často používá pro konstrukční ocel, dusík tam, kde potřebujeme čistou neoxidovanou hranu, a stlačený vzduch může představovat ekonomické řešení pro řadu běžných aplikací.

Potřebujete poradit s výběrem CNC laseru?

Dodáváme CNC vláknové lasery GWEIKE pro řezání plechů, trubek a profilů. Zajišťujeme kompletní dodávku technologie včetně instalace, nastavení řezných parametrů, zaškolení obsluhy a záručního i pozáručního servisu.

Pokud řešíte pořízení nového laserového řezacího stroje nebo potřebujete poradit s vhodnou konfigurací pro konkrétní výrobu, rádi s Vámi projdeme Vaši potřebu a navrhneme vhodné řešení.

Kontakt

info@cnc-laser.cz
+420 777 210 149