6 häufige Probleme beim Laserschneiden und ihre Lösungen

Aufgrund seiner Präzision bei der Erzeugung sauberer Schnitte findet das Laserschneiden breite Anwendung in Branchen wie der Elektronik-, Automobil- und Luftfahrtindustrie. Um Material entlang einer vorgegebenen Bahn zu schmelzen, zu verbrennen oder zu verdampfen, wird ein Hochleistungslaserstrahl fokussiert. Bei der Herstellung von Stator- und Rotorblechen ist dieses Verfahren entscheidend für die Einhaltung strenger Bauteilspezifikationen.

Das Laserschneiden bietet zwar zahlreiche Vorteile, ist aber auch mit Herausforderungen verbunden. Um die Betriebseffizienz aufrechtzuerhalten und die Produktqualität zu gewährleisten, müssen diese Probleme erkannt und gelöst werden.

Uneinheitliche Schnittqualität

Uneinheitliche Schnittqualität äußert sich in rauen oder unebenen Kanten, Dickenschwankungen oder einer mangelhaften Oberflächenbeschaffenheit. Dieses Problem ist besonders problematisch für Stator- und Rotorbleche, wo Präzision für die Leistung des Elektromotors von größter Bedeutung ist.

Ursachen:

• Falsche Lasereinstellungen:Eine unzureichende Einstellung von Laserleistung, Schnittgeschwindigkeit oder Fokus kann zu ungleichmäßigen Schnitten führen. Ist die Geschwindigkeit beispielsweise zu hoch für das Material, dringt der Laser möglicherweise nicht vollständig ein, was zu unvollständigen Schnitten führt.
• Materielle Inkonsistenzen:Abweichungen in den Materialeigenschaften, wie Dicke, Härte oder Oberflächenstruktur, können den Schneidprozess beeinflussen. Dickere Materialien benötigen unter Umständen mehr Energie, während dünne Materialien sich bei zu starker Hitze verziehen können.

Lösungen:

• Laserparameter ändern:Gleichmäßige Schnitte werden durch die Anpassung von Laserleistung, -geschwindigkeit und Fokus an Art und Dicke des Materials gewährleistet. Regelmäßige Kalibrierung ist notwendig, um optimale Einstellungen zu erhalten.
• Materialprüfung:Prüfen Sie die Materialien vor dem Zuschnitt, um eine gleichmäßige Dicke und Konsistenz sicherzustellen. Uneinheitliche Materialeigenschaften können zu unvorhersehbarem Schnittverhalten führen.
• Maschinenwartung:Der Laserkopf und die Düse müssen regelmäßig gewartet werden, um einen fokussierten, ununterbrochenen Strahl zu gewährleisten. Außerdem müssen Kontrollen durchgeführt werden, um die korrekte Ausrichtung zu bestätigen.

Übermäßige Wärmeeinflusszone (WEZ)

Der Bereich um den Einschnitt herum, in dem das Material einer Temperaturänderung unterliegt, die seine Eigenschaften verändern kann, wird als Wärmeeinflusszone (WEZ) bezeichnet. Dies kann zu Verfärbungen, Verformungen oder einer verminderten Materialfestigkeit führen, was bei der Herstellung von Stator- und Rotorblechen ein wichtiges Problem darstellt.

Ursachen:

• Übermäßige Laserleistung:Hohe Leistungsstufen können zu übermäßiger Hitze führen, wodurch sich die Wärmeeinflusszone ausdehnt und die Materialeigenschaften in der Umgebung beeinträchtigt werden können.
• Langsame Schnittgeschwindigkeit:Zu niedrige Schnittgeschwindigkeiten führen zu einer verlängerten Hitzeeinwirkung, wodurch sich das Material stärker als nötig erhitzt und die Wärmeeinflusszone (WEZ) sich ausdehnt.

Lösungen:

• Leistung und Geschwindigkeit optimieren:Durch Anpassen der Laserleistung und Schnittgeschwindigkeit zur Vermeidung längerer Hitzeeinwirkung lässt sich die Größe der Wärmeeinflusszone (WEZ) verringern. Ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Schnittgeschwindigkeit und Leistung minimiert thermische Verformungen bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Schnittqualität.
• Kühlsysteme verwenden:Der Einsatz von Hilfsgasen wie Stickstoff trägt zur Kühlung des Materials bei und reduziert die Wärmeeinflusszone. In bestimmten Anwendungen können auch Wasser- oder Luftkühlsysteme verwendet werden.
• Materialauswahl:Bestimmte Materialien sind hitzebeständiger, daher trägt die Auswahl von Materialien mit geringerer Wärmeleitfähigkeit und besserer Hitzebeständigkeit dazu bei, die Wärmeeinflusszone zu minimieren.

Ungenauer Schnittpfad

Ein ungenauer Schnittweg führt zu Bauteilen, die die Maßvorgaben nicht erfüllen. Fehlausrichtungen können Spalten zwischen Komponenten verursachen oder die Passung montierter Teile beeinträchtigen. Dies ist besonders kritisch bei der Laminierung von Statoren und Rotoren, wo enge Toleranzen für die korrekte Montage und den einwandfreien Betrieb unerlässlich sind.

Ursachen:

• Kalibrierungsfehler:Eine Fehlausrichtung des Laserkopfes oder eine fehlerhafte Konfiguration der Schnittpfade in der Software können zu Abweichungen vom beabsichtigten Schnittpfad führen.
• Mechanischer Verschleiß:Komponenten wie Schienen, Lager und Zahnräder können mit der Zeit verschleißen, was zu mechanischen Problemen führt, die die Präzision beeinträchtigen.

Lösungen:

• Regelmäßige Kalibrierung:Sorgen Sie für die regelmäßige Kalibrierung der Laserschneidmaschine, einschließlich der Überprüfung der Ausrichtung des Laserkopfes und des Schnittpfades. Die Kalibrierung sollte nach der Maschinenwartung und in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden.
• Mechanische Inspektionen:Mechanische Bauteile sind regelmäßig auf Verschleiß zu prüfen. Um die Genauigkeit zu gewährleisten, sollten verschlissene Teile umgehend ausgetauscht werden.
• Softwareoptimierung:Vergewissern Sie sich, dass die Software zur Steuerung der Lasermaschine aktuell und korrekt konfiguriert ist. Eine präzise Programmierung der Schnittpfade gewährleistet, dass der Laser dem gewünschten Design folgt.

Material, das an den Schnittkanten klebt

Materialreste an den Schnittkanten können zu unsauberen Oberflächen führen und den Nachbearbeitungsaufwand erhöhen. Dieses Problem tritt häufig bei Metallen wie Stahl, Aluminium und Kupfer auf, da diese geschmolzene Rückstände hinterlassen, die sich beim Abkühlen wieder an den Schnittkanten anlagern.

Ursachen:

• Unzureichender Hilfsgasdruck:Unzureichender Hilfsgasstrom oder die Verwendung des falschen Gastyps können dazu führen, dass das geschmolzene Material nicht effektiv aus dem Schnittbereich entfernt wird und an den Kanten haften bleibt.
• Hohe Wärmezufuhr:Eine zu hohe Wärmezufuhr beim Schneiden kann dazu führen, dass das geschmolzene Material länger flüssig bleibt, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Wiederanhaftens steigt.

Lösungen:

• Gasflussverstärkung:Geschmolzenes Material kann durch Sauerstoff oder Stickstoff unter hohem Druck weggeblasen werden, wodurch verhindert wird, dass es an den Schnittkanten haften bleibt.
• Lasereinstellungen anpassen:Um übermäßige Hitze zu vermeiden, sollte die Laserleistung reduziert oder die Schnittgeschwindigkeit angepasst werden. Dadurch kann das geschmolzene Material schnell abkühlen, bevor es sich wieder anlagert.
• Nachbehandlung nach dem Schnitt:Führen Sie nach dem Zuschnitt Reinigungsmaßnahmen wie Bürsten oder chemische Reinigung durch, um eventuell an den Schnittkanten verbliebene Materialreste zu entfernen.

Schlackenbildung

Als Schlacke bezeichnet man die Ansammlung unerwünschten Materials an den Schnittkanten, das nach dem Verdampfen durch den Laser erstarrt. Schlacke kann eine unebene Oberfläche erzeugen, deren Entfernung eine zusätzliche Bearbeitung erforderlich machen kann, und in manchen Fällen zu fehlerhaften Bauteilen führen.

Ursachen:

• Langsame Schnittgeschwindigkeit:Eine zu niedrige Schnittgeschwindigkeit führt dazu, dass das Material zu lange in der Hitzezone des Lasers verbleibt, was zu unvollständiger Verdampfung und Schlackenbildung führt.
• Falscher Fokus:Wenn der Fokus des Lasers nicht richtig eingestellt ist, wird die Energie nicht richtig konzentriert, was zu einer schlechten Schnittqualität und zur Bildung von Schlacke führen kann.

Lösungen:

• Schnittgeschwindigkeit erhöhen:Durch die Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit wird die Zeit, in der das Material der Hitze ausgesetzt ist, verkürzt, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Schlackebildung verringert wird.
• Fokus optimieren:Sauberere Schnitte und weniger Schlacke entstehen, wenn der Laserfokus korrekt eingestellt ist, wodurch sichergestellt wird, dass die Energie auf das Material fokussiert wird.
• Verwenden Sie das richtige Assistenzgas:Durch den Einsatz geeigneter Hilfsgase kann geschmolzenes Material weggeblasen und die Bildung von Schlacke reduziert werden.

Verschmutzung des Laserkopfes

Verschmutzungen des Laserkopfes entstehen durch Ablagerungen von Staub, Rückständen oder geschmolzenem Material auf der Linse oder Düse. Dies beeinträchtigt die Fokussierung und Effizienz des Lasers und kann zu schlechteren Schneidergebnissen und geringerer Genauigkeit führen, was die Teilequalität mindern kann.

Ursachen:

• Restmaterial:Während des Schneidvorgangs können sich Materialpartikel oder verdampfte Partikel auf der Linse oder der Düse ansammeln.
• Hohe Betriebstemperaturen:Die vom Laser erzeugte hohe Hitze kann dazu führen, dass Materialreste am Laserkopf haften bleiben, was die Schnittqualität mindert.

Lösungen:

• Regelmäßige Reinigung:Reinigen Sie den Laserkopf und die Düse regelmäßig, um Materialablagerungen zu vermeiden. Automatisierte Reinigungssysteme tragen dazu bei, die Fokussierung des Lasers aufrechtzuerhalten und Verunreinigungen vorzubeugen.
• Verwenden Sie eine Schutzhülle:Durch die Installation von Schutzabdeckungen lässt sich die Menge an Verunreinigungen reduzieren, denen der Laserkopf während des Betriebs ausgesetzt ist.
• Materialvorbereitung optimieren:Vor dem Schneiden muss sichergestellt werden, dass das Material frei von Verunreinigungen ist. Durch die Verwendung sauberer Materialien wird die Menge an Rückständen, die beim Schneidevorgang entstehen, verringert.