Qualitätskontrolle und Fehlerbehebung beim Laserschneiden (Benutzerhandbuch)

Beim Einsatz einer Laserschneidmaschine zur Bearbeitung von Metallwerkstoffen steht die endgültige Laserschneidqualität im Vordergrund. Wenn die Qualität der Laserschneidkanten ihren Standard nicht erreichen kann, führt dies für Metallverarbeiter zu Materialverschwendung, verringert die Produktionseffizienz und erhöht die Produktionskosten. Für diejenigen, die Laserschneiden als Hobby betreiben oder ihren Lebensunterhalt mit Laserschneiden verdienen, müssen sie sich auch auf die Laserschneidqualität konzentrieren, damit sie gute Produkte herstellen können. Laserschneidmaschinen spielen eine hervorragende Rolle in der metallverarbeitenden Industrie. Es hat eine hohe Schnittleistung und eine gute Schnittpräzision. Anwender müssen die Grundkenntnisse der Qualitätskontrolle beim Laserschneiden und der Fehlersuche beim Laserschneiden beherrschen, damit sie die hervorragende Bearbeitungsleistung der Laserschneidmaschine wirklich ausschöpfen können.

Dieser Artikel fasst alle Informationen zur Qualitätskontrolle beim Laserschneiden und zur Fehlerbehebung beim Laserschneiden zusammen. Und hoffen, dass es den Benutzern helfen kann, die Laserschneidqualität im tatsächlichen Betrieb reibungslos zu kontrollieren und hochwertige Laserschneidergebnisse zu erzielen.

Um besser zu verstehen, wie die Laserschneidmaschine Metall schneidet, können wir uns dieses Bild ansehen, um das Arbeitsprinzip des Laserschneidens von Metall kennenzulernen.

Das Laserschneiden von Metall umfasst im Wesentlichen die folgenden vier Schritte:

1. Die Laserquelle sendet einen hochenergetischen Laserstrahl aus. Und der Laserstrahl reflektiert an der reflektierenden Linse und fokussiert auf einen Punkt durch die Fokussierungslinse.
2. Der Laserstrahl geht durch die Düse. Gleichzeitig wird auch das zum Laserstrahl koaxiale Hilfsgas durch die Düse freigesetzt.
3. Der Laserstrahl fokussiert auf das Werkstück. Und die hochkonzentrierte Energie überschreitet den Schmelzpunkt und Verdampfungspunkt des Metalls, wodurch es sofort schmilzt, verdampft und ein Loch bildet.
4. Der Laserschneidkopf trägt den Laserstrahl, um sich entsprechend der voreingestellten Bahn zu bewegen und macht die Löcher durchgehend, wodurch eine Schneidnaht entsteht.

Laserschneiden ist ein Verfahren, bei dem Laserstrahl, Hilfsgas und Düse zusammenarbeiten. Wenn Laserleistung, Gas, Düse und Vorschub richtig eingestellt sind, können wir glatte Schnittfugen am Werkstück erzielen. Allerdings wissen Anwender oft nicht, wie sie die Qualität ihres Laserschneidens beurteilen sollen und was sie verursacht. Machen wir uns daher im folgenden Abschnitt mit der Überprüfung der Laserschneidqualität vertraut.

Die Prüfung und Bewertung der Laserschneidqualität ist die Prämisse der Qualitätskontrolle beim Laserschneiden. Benutzer können die Laserschneidqualität nach folgenden Aspekten überprüfen.

In den meisten Fällen muss der Laserschneidkopf zu Beginn des Laserschneidprozesses ein kleines Loch in die Oberfläche des Werkstücks stanzen und dann die Linearbewegung fortsetzen. Und dieser Stanzprozess wird auch als Piercing bezeichnet. Die Einstechqualität ist einer der wesentlichen Aspekte, um zu testen, ob die Laserschneidparameter stimmen. Wenn während des Lochvorgangs abnormale Funken, abnormale Geräusche oder ein großer Lochspalt auftreten, ist dies ein Zeichen für falsche Laserschneidparameter.

Im Allgemeinen handelt es sich bei den meisten mit Laserschneidmaschinen geschnittenen Metallwerkstücken um mechanische Teile, daher muss die Schnittgröße für eine reibungslose Montage stimmen. Messen Sie mit Messschiebern, ob die Schnittgröße des Werkstücks den Anforderungen entspricht und die Toleranz der Laserschneidmaschine nicht überschreitet. Außerdem müssen Sie überprüfen, ob der endgültige Laserschneideffekt mit dem voreingestellten Schnittpfad übereinstimmt. Manchmal ist der Lichtweg aufgrund falscher Einstellungen oder Düsenproblemen falsch. Hier ist ein Beispiel für das Kreislaserschneiden. Bei falschen Einstellungen oder nicht ausgerichteter Düse erhalten Sie kein komplettes rundes Produkt.

Die Schnittfuge (auch Schneidspalt genannt) entsteht beim Laserschneiden durch teilweises Aufschmelzen von Metall nach der Laserbestrahlung. Die Größe der Schnittfuge spiegelt die Laserschneidqualität wider. Eine zu große Schnittfuge beweist, dass die Laserleistung zu groß oder die Schnittgeschwindigkeit zu langsam ist, was zu einem übermäßigen Schmelzen des Metalls führt.

Die Rauheit des Schneidschlitzes kann anhand der Tiefe der auf der Schneidfläche gebildeten vertikalen Linien überprüft werden. Wenn die vertikalen Linien klar und tief sind, bedeutet dies eine hohe Rauheit und eine schlechte Schnittqualität. Wenn die vertikalen Linien sehr flach sind, bedeutet dies eine geringe Rauheit und eine gute Schnittqualität.

Die Verjüngung ist der Winkel von oben nach unten des Laserschneidschlitzes. Wenn die Laserschneidparameter vernünftig eingestellt sind, ist die beim Laserschneiden von Metallplatten erzeugte Konizität innerhalb von 10 mm extrem klein und kann vernachlässigt werden. Wenn Sie jedoch dickere Werkstücke schneiden müssen, entfernt sich die Schnittposition des Laserstrahls allmählich vom Laserfokus und divergiert, was die Schnittnaht aufweitet und eine gewisse Verjüngung erzeugt. Die Verjüngung kann innerhalb eines vernünftigen Bereichs gesteuert werden. Ist er jedoch zu groß, liegt dies in der Regel an unzumutbaren Parametereinstellungen.

Grate spiegeln direkt die Laserschneidqualität wider und sind auch ein Problem, das häufig bei verschiedenen Gelegenheiten zum Laserschneiden von Metall auftritt. Ein normaler Laserschneidprozess hat fast keine Grate. Grate an der Schneide bedeuten, dass die Laserschneidparameter nicht korrekt sind. Es gibt viele Möglichkeiten, verschiedene Gratprobleme für verschiedene Metalle zu lösen. Und wir werden die detaillierten Lösungen im letzten Teil des Artikels teilen.

Verformungen sind auch in der metallverarbeitenden Industrie ein häufiges Problem. Und es tritt im Allgemeinen beim Schneiden dünner Bleche oder bei der Feinbearbeitung von kleinen Metallteilen auf. Wenn die Laserschneidparameter nicht korrekt sind und die Wärme durch die Laserbestrahlung zu hoch ist, wird das Material verzerrt und es kommt zu einer thermischen Verformung. Daher müssen wir eine Überhitzung und Verformung des Materials verhindern, indem wir die Laserleistung, die Vorschubgeschwindigkeit und andere Laserschneidparameter steuern.

Die Laserschneidmaschine erzielt den Schneideffekt durch Aufschmelzen oder Verdampfen des Materials. Auch das Material um den Schneidspalt wird durch den Laser erhitzt und verändert die Molekülstruktur. Und der Bereich, in dem sich die Molekülstruktur durch Laserbestrahlung ändert, wird als HAZ (Wärmeeinflusszone) bezeichnet. Beim Laserschneiden entsteht eine gewisse Wärmeeinflusszone, die unvermeidlich ist. Wir können jedoch geeignete Maßnahmen ergreifen, um den Umfang der Wärmeeinflusszone in einem vernünftigen Rahmen zu kontrollieren.

Im vorherigen Abschnitt haben wir gelernt, wie man die Qualität des Laserschneidens von Metallen überprüft und bewertet. Im folgenden Teil nehmen wir Sie mit, um die sieben Hauptfaktoren zu analysieren, die die Laserschneidqualität beeinflussen. Sie können mit diesen sieben Aspekten beginnen, um eine bessere Qualitätskontrolle beim Laserschneiden zu erreichen.

Zu den Faktoren, die die Laserschneidqualität beeinflussen, zählen hauptsächlich Laserquelle, Laserleistung, Laserschneidgeschwindigkeit, Laserfokus, Hilfsgas, Gasdruck und Düse.

Die Laserquelle ist die Energiequelle einer Laserschneidmaschine. Und die Qualität der Laserquelle beeinflusst bis zu einem gewissen Grad die endgültige Laserschneidqualität. Derzeit gibt es viele zuverlässige Laserquellenmarken auf dem Markt, wie z. B. IPG, Raycus, Max, JPT usw. Bei der Auswahl einer Laserschneidmaschine müssen Sie eine Laserquelle mit stabiler Leistung und langer Lebensdauer wählen, um die Laserschneidqualität besser kontrollieren zu können.

Die Laserleistung repräsentiert die Schneidleistung einer Laserschneidmaschine. Höhere Laserleistung bedeutet stärkere Schnittkraft. Unterschiedliche Materialien benötigen unterschiedliche Laserleistungen. Darüber hinaus ist auch die für unterschiedliche Dicken desselben Metallmaterials geeignete Laserleistung unterschiedlich. Eine ungeeignete Laserleistung beeinträchtigt die Laserschneidqualität negativ. Ist beispielsweise die Laserleistung zu groß, wird die Schnittfläche rau und weist Grate auf. Bei zu geringer Laserleistung kann die Maschine das Werkstück nicht durchtrennen.

Die Schnittgeschwindigkeit ist ein wichtiger Parameter, der zusammen mit der Laserleistung den Schneidprozess steuert. Und es beeinflusst die endgültige Schnittqualität. Wenn die Schnittgeschwindigkeit zu hoch ist, kann das Werkstück nicht genug Wärme bekommen, um vollständig durchtrennt zu werden. Bei zu geringer Schnittgeschwindigkeit wird das Werkstück überhitzt und der Schnittspalt wird groß und rau.

Der fokussierte Punkt des Laserstrahls hat die höchste Energiedichte. Je kleiner der Lichtfleck, desto besser das Schnittergebnis. Die Fokusposition des Laserstrahls beeinflusst direkt die Laserschneidqualität, einschließlich der Schlitzgröße, der Schlitzrauheit und der Konizität. Vor dem Betrieb einer Laserschneidmaschine müssen Benutzer sicherstellen, dass der Laserstrahl auf die richtige Position fokussiert ist. Beim Laserschneiden von Kohlenstoffstahl liegt die Fokusposition auf der Oberfläche des Werkstücks, und je dicker das Werkstück, desto höher die Fokusposition. Beim Laserschneiden von Edelstahl liegt die Fokusposition unterhalb der Oberfläche des Werkstücks, und je dicker das Werkstück, desto niedriger die Fokusposition.

Das Hilfsgas kann den Laserstrahl dabei unterstützen, das Werkstück mit besserer Qualität zu schneiden und gleichzeitig die Schlacke schnell wegzublasen. Zu den üblicherweise verwendeten Hilfsgasen zählen Sauerstoff, Stickstoff und Luft. Sauerstoff wird hauptsächlich für die Verarbeitung von Werkzeugstahl, Baustahl und dickem Kohlenstoffstahl verwendet. Stickstoff wird hauptsächlich zum Schneiden von Edelstahl, Baustahl und verzinktem Stahl verwendet. Und die Luft wird hauptsächlich für die Verarbeitung von Aluminium verwendet. Die Reinheit des Hilfsgases beeinflusst das Endergebnis des Laserschneidens. Beispielsweise beträgt die Mindestreinheitsanforderung von Stickstoffgas 99.5 %.

Der Druck des Hilfsgases beeinflusst die Blaswirkung der Schlacke und somit die endgültige Laserschneidqualität. Unterschiedliche Metallmaterialien benötigen unterschiedliche optimale Gasdrücke. Bei zu geringem Gasdruck kann die Schmelze nicht rechtzeitig abgeblasen werden und bleibt am Schneidkantenrücken haften. Wenn der Gasdruck zu hoch ist, wird die Schneidfähigkeit des Laserstrahls geschwächt, wodurch der Schneidschlitz größer und rauer wird.

Die Funktion der Düse besteht darin, den Injektionsbereich des Hilfsgases zu steuern, um die Laserschneidqualität zu steuern. Struktur, Größe und Höhe der Düse wirken sich also auf die endgültige Schnittqualität aus. Wenn die Düse teilweise beschädigt ist, führt dies zu einem ungleichmäßigen Luftstrom und beeinträchtigt die Schnittqualität. Für unterschiedliche Düsendurchmesser sind unterschiedliche Schnittstärken geeignet. Zum Beispiel sind 1-6mm Edelstahlplatten für nozzle1.2 Düsen geeignet. Und 6-10 mm Edelstahlplatten sind für Φ2.0-Düsen geeignet. In Bezug auf die Qualitätskontrolle beim Laserschneiden müssen Benutzer die Düse vor Kollision, Verformung oder teilweisem Schmelzen schützen. Darüber hinaus muss die Düse koaxial zum Laserstrahl sein, um die beste Laserschneidqualität zu erzielen. Darüber hinaus beeinflusst auch der Abstand zwischen Düse und Werkstück die Laserschneidqualität.

Es gibt viele Faktoren, die die Laserschneidqualität beeinflussen, dies bedeutet jedoch nicht, dass es schwierig ist, eine hohe Laserschneidqualität zu erzielen. Benutzer können analysieren, welche Faktoren die Schnittqualität je nach Bearbeitungseffekt beeinflussen können, um die Parameter anzupassen. Als nächstes werden wir die häufigsten Probleme und Lösungen beim Laserschneiden teilen, damit Sie Ihre Qualitätsprobleme beim Laserschneiden rechtzeitig lösen können.

Qualitätsprobleme beim Laserschneiden	Mögliche Gründe	Lösungen
An der Schnittnaht befinden sich kleine tropfenförmige regelmäßige Grate	1. Die Fokusposition des Lasers ist zu niedrig. 2. Die Schnittgeschwindigkeit ist zu hoch. 3. Die Laserleistung ist zu gering.	1. Erhöhen Sie die Laserfokusposition. 2. Reduzieren Sie die Schnittgeschwindigkeit. 3. Erhöhen Sie die Laserleistung.
Auf beiden Seiten der Schnittnaht befinden sich lange, unregelmäßige Grate und Verfärbungen auf der Metalloberfläche	1. Die Schnittgeschwindigkeit ist zu langsam. 2. Die Fokusposition des Lasers ist zu hoch. 3. Der Luftdruck ist zu niedrig. 4. Das Material ist zu heiß. 5. Das Übertragungssystem ist nicht stabil.	1. Erhöhen Sie die Schnittgeschwindigkeit. 2. Senken Sie die Laserfokusposition ab. 3. Erhöhen Sie den Luftdruck. 4. Kühlen Sie das Material ab. 5. Überprüfen und justieren Sie das Übertragungssystem.
Auf einer Seite der Schnittnaht befinden sich lange, unregelmäßige Grate	1. Die Düse ist nicht ausgerichtet. 2. Die Fokusposition des Lasers ist zu hoch. 3. Der Luftdruck ist zu niedrig. 4. Die Schnittgeschwindigkeit ist zu langsam. 5. Die Mittelposition der Laserfokussierlinse ist versetzt. 6. Die Düse ist teilweise verstopft oder beschädigt. 7. Die Linse ist verschmutzt oder beschädigt.	1. Prüfen und justieren Sie die Düse. 2. Senken Sie die Laserfokusposition ab. 3. Erhöhen Sie den Luftdruck. 4. Erhöhen Sie die Schnittgeschwindigkeit. 5. Überprüfen und justieren Sie die Mittelposition der Laserfokussierlinse. 6. Reinigen oder ersetzen Sie die Düse. 7. Reinigen oder ersetzen Sie die Linse.
Die Schmelze wird von der Oberseite des Materials ausgetragen	1. Die Laserleistung ist zu gering. 2. Die Schnittgeschwindigkeit ist zu hoch. 3. Der Luftdruck ist zu hoch.	1. Erhöhen Sie die Laserleistung. 2. Reduzieren Sie die Schnittgeschwindigkeit. 3. Reduzieren Sie den Luftdruck. Hinweis: Überprüfen Sie unbedingt, ob die Laserfokussierlinse beschädigt ist oder nicht und ersetzen Sie sie bei Bedarf durch eine neue.
Die Schneide wird gelb	1. Das Hilfsgas ist nicht rein. 2. Im Luftschlauch befinden sich einige Sauerstoffgase oder Luft.	1. Überprüfen Sie die Reinheit des Stickstoffs, verwenden Sie Stickstoffgas mit hoher Reinheit. 2. Erhöhen Sie die Verzögerung, um den Luftschlauch zu reinigen.
Die Schnittnaht ist rau	1. Die Düse ist beschädigt. 2. Die Linse ist verschmutzt.	1. Prüfen oder ersetzen Sie die Düse. 2. Reinigen oder ersetzen Sie die Linse.

Qualitätsprobleme beim Laserschneiden	Mögliche Gründe	Lösungen
Beim Schneiden einer runden Form ist das fertige Werkstück nicht rund	1. Die Mittelposition des Objektivs ist nicht korrekt. 2. Die Düse ist verstopft oder beschädigt. 3. Der Laserpfad ist nicht korrekt.	1. Überprüfen und justieren Sie die Mittelposition des Objektivs. 2. Prüfen oder ersetzen Sie die Düse. 3. Prüfen und justieren Sie den Laserweg.
Das fertige Werkstück hat an der Schnitteinführposition eine Lücke	1. Der Piercing-Prozess ist zu lang. 2. Die Hitze ist beim Schneiden zu hoch.	1. Verkürzen Sie die Einstichzeit. 2. Reduzieren Sie die Einschaltdauer und kühlen Sie das Material ab.
Die Zuglinie unten ist versetzt und der untere Schneidschlitz ist breiter	1. Die Schnittgeschwindigkeit ist zu hoch. 2. Die Laserleistung ist zu gering. 3. Der Luftdruck ist zu niedrig. 4. Die Fokusposition des Lasers ist zu hoch.	1. Reduzieren Sie die Schnittgeschwindigkeit. 2. Erhöhen Sie die Laserleistung. 3. Erhöhen Sie den Luftdruck. 4. Senken Sie die Laserfokusposition ab.
Es gibt tropfenförmige, schlackenähnliche Grate, die sich leicht entfernen lassen	1. Die Schnittgeschwindigkeit ist zu hoch. 2. Der Luftdruck ist zu niedrig. 3. Die Fokusposition des Lasers ist zu hoch.	1. Reduzieren Sie die Schnittgeschwindigkeit. 2. Erhöhen Sie den Luftdruck. 3. Senken Sie die Laserfokusposition ab.
Die Grate sind verbunden und können als ganzes Stück entfernt werden	Die Fokusposition des Lasers ist zu hoch.	Senken Sie die Laserfokusposition.
Die Grate an der Unterseite der Schnittnaht sind schwer zu entfernen	1. Die Schnittgeschwindigkeit ist zu hoch. 2. Der Luftdruck ist zu niedrig. 3. Das Hilfsgas ist nicht rein. 4. Die Fokusposition des Lasers ist zu hoch.	1. Reduzieren Sie die Schnittgeschwindigkeit. 2. Erhöhen Sie den Luftdruck. 3. Verwenden Sie das Hilfsgas mit höherer Reinheit. 4. Senken Sie die Laserfokusposition ab.
Auf einer Seite der Schnittnaht befinden sich Grate	1. Die Mittelstellung der Düse stimmt nicht. 2. Die Düse ist beschädigt.	1. Prüfen und justieren Sie die Mittelstellung der Düse. 2. Prüfen oder ersetzen Sie die Düse.
Die Schneide ist nicht präzise	1. Der Luftdruck ist zu hoch. 2. Die Düse ist beschädigt. 3. Der Durchmesser der Düse ist zu groß.	1. Reduzieren Sie den Luftdruck. 2. Prüfen oder ersetzen Sie die Düse. 3. Installieren Sie eine Düse mit dem richtigen Durchmesser.
Die Textur am Schnitt ist sehr rau	1. Die Fokusposition des Lasers ist zu hoch. 2. Der Luftdruck ist zu hoch. 3. Die Schnittgeschwindigkeit ist zu langsam. 4. Das Material ist zu heiß.	1. Senken Sie die Laserfokusposition ab. 2. Reduzieren Sie den Luftdruck. 3. Erhöhen Sie die Schnittgeschwindigkeit. 4. Kühlen Sie das Material ab.
Die Schmelze wird von der Oberseite des Materials ausgetragen	1. Die Laserleistung ist zu gering. 2. Die Schnittgeschwindigkeit ist zu hoch.	1. Erhöhen Sie die Laserleistung. 2. Reduzieren Sie die Schnittgeschwindigkeit. Hinweis: Überprüfen Sie unbedingt, ob die Laserfokussierlinse beschädigt ist. Und bei Bedarf durch ein neues ersetzen.
Beim Schneiden entstehen ungewöhnliche Funken	1. Das Gewinde an der Verbindung zwischen Düse und Laserkopf ist locker. 2. Die Düse ist beschädigt. 3. Der Luftdruck ist zu niedrig.	1. Ziehen Sie das Gewinde fest. 2. Prüfen oder ersetzen Sie die Düse. 3. Erhöhen Sie den Luftdruck.
Der Laser kann das Material nicht durchschneiden	1. Die Laserleistung ist zu gering. 2. Die Schnittgeschwindigkeit ist zu hoch. 3. Die Fokusposition des Lasers ist zu niedrig. 4. Der Durchmesser der Düse stimmt nicht mit der Schnittstärke des Metalls überein.	1. Erhöhen Sie die Laserleistung. 2. Reduzieren Sie die Schnittgeschwindigkeit. 3. Erhöhen Sie die Laserfokusposition. 4. Prüfen und ersetzen Sie die Düse.
Der Laserstrahl hat Unterbrechungen	1. Die Schnittgeschwindigkeit ist zu hoch. 2. Die Laserleistung ist zu gering. 3. Die Fokusposition des Lasers ist zu niedrig.	1. Reduzieren Sie die Schnittgeschwindigkeit. 2. Erhöhen Sie die Laserleistung. 3. Erhöhen Sie die Laserfokusposition.

Die Qualität des Laserschneidens wird von vielen Faktoren beeinflusst. Zunächst einmal wirken sich falsche Parametereinstellungen auf das Schneidergebnis aus, wie z. B. Laserleistung, Schnittgeschwindigkeit, Luftdruck usw. Außerdem kann es manchmal auch bei korrekt eingestellten Parametern zu Problemen kommen. Und das liegt meist daran, dass die Gasreinheit nicht ausreicht oder Düse und Linse verschmutzt oder beschädigt sind. Daher müssen Benutzer vor dem Schneiden die Düse überprüfen, ob der Laserkopf ordnungsgemäß funktioniert, und dann die entsprechenden Parameter einstellen. Analysieren Sie dann die Ursachen entsprechend dem spezifischen Laserschneideffekt, passen Sie Parameter an und überprüfen Sie Maschinenteile, um die beste Laserschneidqualität zu erzielen.