Laserschneiden von Kohlenstoffstahlplatten und -rohren: Der endgültige Leitfaden

Kohlenstoffrohre und Stähle
Dies ist eine umfassende Anleitung zum Laserschneiden von Platten und Rohren aus Kohlenstoffstahl. Lernen Sie die Schritte, Faktoren und Vorteile hochwertiger Laserschneidmaschinen kennen.

Inhaltsverzeichnis

In den letzten Jahren hat die Laserschneidtechnologie die Fertigungsindustrie aufgrund ihrer hohen Effizienz, Präzision und ihres Durchsatzes erobert. Hersteller verwenden jetzt Lasertechnologie, um die meisten Arten von Metallen zu schneiden und zu formen, einschließlich Weichstahl, Aluminiumlegierungen, rostfreiem und verzinktem Stahl usw.

Unter anderen Materialien, die mit einem Laser geschnitten werden können, zeichnen sich Platten und Rohre aus Kohlenstoffstahl durch ihre weit verbreitete Verwendung in Fertigung und Konstruktion aus.

Wir haben diesen endgültigen Leitfaden erstellt, um Ihnen die Einzelheiten des Laserschneidens von Kohlenstoffstahlplatten näher zu bringen. Wir behandeln alles von den Grundlagen der Laserschneidtechnologie bis hin zu den Faktoren, die die Kantenqualität beeinflussen.

Egal, ob Sie neu in der Welt des Laserschneidens sind oder Ihre Fähigkeiten verfeinern möchten, dieser Leitfaden ist eine wertvolle Ressource, um die Kunst des Schneidens von Kohlenstoffstahl zu meistern.

Was ist Laserschneiden?

typische Laserschneidmaschine

Wie der Name schon sagt, ist das Laserschneiden ein Fertigungsverfahren, bei dem Bleche mittels Laser geschnitten werden. Bei diesem Verfahren wird das metallische Werkstück in eine Laserschneidmaschine eingelegt, in der ein hochintensiver Laserstrahl die Materialien schmilzt, verdampft und schneidet.

Im Vergleich zu herkömmlichen Schneidverfahren ist das Laserschneidverfahren hochpräzise und schneidet präzise alle Arten von Metallen, einschließlich Aluminiumlegierungen und Weich- und Kohlenstoffstahlbleche. Deshalb gewinnt die Lasertechnologie stark an Popularität.

Das Laserschneidesystem kann basierend auf dem Medium, das zur Erzeugung und Ausbreitung des Faserlasers verwendet wird, über Faser- oder CO2-Technologie verfügen. Faserlaser sind im Bereich des Laserschneidens weiter verbreitet.

Was sind die Eigenschaften von Kohlenstoffstahl?

Kohlenstoffstahl ist eine Eisenlegierung, die Kohlenstoff als Hauptlegierungselement enthält. Der Kohlenstoffgehalt reicht von 0 % bis 05 %, wobei der höhere Prozentsatz mehr Härte und Festigkeit anzeigt.

Einige der wichtigsten Eigenschaften von Kohlenstoffstahl sind seine hohe Zugfestigkeit, gute Bearbeitbarkeit und die Fähigkeit, zur Erhöhung der Härte wärmebehandelt zu werden. Es ist auch relativ einfach zu schweißen und in verschiedene Formen zu bringen, was es zu einem vielseitigen Material in der Fertigung macht.

Arten von Kohlenstoffstählen, die üblicherweise in industriellen Anwendungen verwendet werden

Basierend auf dem prozentualen Kohlenstoffgehalt gibt es verschiedene Arten von Kohlenstoffstahl. Einige der von Herstellern häufig verwendeten sind:

  • Kohlenstoffarmen Stahl enthält bis zu 0.30 % Kohlenstoff und wird für Anwendungen verwendet, die eine gute Umformbarkeit und Schweißbarkeit erfordern. Diese Stahlsorte ist duktil und wird zur Herstellung von Rohren und Ventilen verwendet.
  • Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt enthält 0.30 % bis 0.60 % Kohlenstoff und wird verwendet, wenn eine höhere Festigkeit und Verschleißfestigkeit erforderlich sind. Seine üblichen Anwendungen sind mechanische Teile wie Kurbelwellen und Eisenbahnschienen.
  • Hoher Kohlenstoffstahl enthält 0.60 % bis 2.0 % Kohlenstoff und wird für Anwendungen verwendet, die eine hohe Festigkeit und Härte erfordern, wie z. B. Schneidwerkzeuge und Federn.
Kohlenstoffstahl-TypKohlenstoffgehaltIndustriequalitätenAnwendungen
Kohlenstoffarmen Stahl0.05% – 0.30%A36, ASTM 1010, 1020Hochbau, Schweißen, Bearbeitung
Mittlerer Kohlenstoffstahl0.30% – 0.60%ASTM A229, 2029Zahnräder, Wellen, Achsen, Maschinenteile
Kohlenstoffstahl0.60% – 2.00%1095, A440Messer, Klingen, Schneidwerkzeuge, Federn, Maschinen

Wie beeinflusst der Kohlenstoffgehalt die Eigenschaften von Stahl?

Spannungs-Dehnungs-Kurve für verschiedene Arten von Kohlenstoffstahl

Da Kohlenstoff der Hauptbestandteil dieser Eisenlegierung ist, hängen letztendlich alle mechanischen Eigenschaften davon ab. Das obige Spannungs-Dehnungs-Bild zeigt dieses Verhalten.

Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt wird der Stahl härter und fester, aber auch seine Sprödigkeit steigt. Darüber hinaus verringert der hohe Kohlenstoffgehalt die Schweißbarkeit und Duktilität des Stahls, was die Bearbeitung schwieriger macht.

Umgekehrt erhöht ein niedrigerer Kohlenstoffgehalt die Formbarkeit des Stahls, verringert jedoch seine Härte und Festigkeit. Wenn der Kohlenstoffgehalt jedoch im mittleren Bereich liegt, ist das Material am anspruchsvollsten, dh es hat sowohl eine hohe Festigkeit als auch Duktilität.

Wie funktioniert Laserschneiden bei Kohlenstoffstahl?

Das Laserschneiden von Kohlenstoffstahl funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip, das wir bereits im Abschnitt Laserschneiden erwähnt haben. Der Laserstrahl trifft auf die Oberfläche des Kohlenstoffstahls und erhitzt das Material bis zu dem Punkt, an dem es schmilzt und verdampft, wodurch ein schmaler, sauberer Schnitt entsteht.

Der Schneidprozess wird mithilfe von CAD-Software hochpräzise gesteuert, sodass komplizierte und komplexe Formen problemlos geschnitten werden können. Die Art und Leistung der Laserschneidmaschine hängt von der zu schneidenden Blechdicke ab.

Faktoren, die die Qualität des Laserschneidens von Platten und Rohren aus Kohlenstoffstahl beeinflussen können

Die Qualität von Laserschnitten wird von mehreren Faktoren beeinflusst. Zu den wichtigsten Faktoren, die kontrolliert werden müssen, gehören:

Materialstärke und Rohrdurchmesser:

Die Dicke eines Blechs und der Rohrdurchmesser sind primäre Faktoren, die die Qualität des Schnitts beeinflussen. Dickere Materialien erfordern mehr Laserleistung und langsamere Vorschubgeschwindigkeiten, während dünnere Materialien weniger Leistung und schnellere Vorschubgeschwindigkeiten erfordern.

Außerdem haben die Faserlaser-Schneidemaschinen Dickenbeschränkungen. Die meisten von ihnen können bis zu einer Wandstärke von 2.75 Zoll schneiden. Dasselbe gilt für den Rohrdurchmesser. Unsere Faserlaser-Rohrschneidemaschine kann a Rohrdurchmesser von 19.69 Zoll.

Laser-Energie:

Die Laserleistung bestimmt die Intensität des Strahls und kann die Schnittqualität beeinflussen. Eine höhere Laserleistung kann mit schnelleren Schnittgeschwindigkeiten arbeiten und eine bessere Kantenqualität liefern. Es ist jedoch möglicherweise nicht geeignet, wenn das Blech eine bestimmte Dicke überschreitet.

Vorschubgeschwindigkeit:

Die Vorschubgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit des Lasers über das Material. Es kann die Qualität des Schnitts beeinflussen, indem es die erzeugte Wärmemenge steuert. Höhere Vorschübe können zu schnelleren Schnittgeschwindigkeiten führen, aber auch die Schnittqualität verringern.

Fokus:

Der Fokus des Laserstrahls kann die Schnittqualität beeinflussen. Ein richtig fokussierter Strahl erzeugt einen sauberen, präzisen und konsistenten Schnitt, während ein unfokussierter Strahl zu einer breiteren Schnittfuge und einer geringeren Kantenqualität führen kann.

Gasauswahl:

Sauerstoff, Stickstoff und Druckluft werden üblicherweise als Hilfsgase zum Laserschneiden von Kohlenstoffstahl verwendet. Das geeignete Gas wird jedoch basierend auf der Materialstärke und der Art des Kohlenstoffstahls ausgewählt. Im Allgemeinen wird beim Laserschneiden von Baustahl Sauerstoff verwendet.

Luftdruck:

Der zum Zuführen des Hilfsgases verwendete Luftdruck wirkt sich auch auf den Laserschnitt aus. Zu viel Druck kann zu Materialverformungen oder Oxidation führen, während zu wenig Druck zu unvollständigen Schnitten oder schlechter Kantenqualität führen kann.

Was sind die Vorteile des Laserschneidens von Kohlenstoffstahl?

Laserschneiden ist ein fortschrittliches Verfahren und bietet mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Schneidmethoden. Einige der wichtigsten sind:

  • Laserschneiden führt zu präzisen Schnitten mit engen Toleranzen, die komplexe Formen und Designs ermöglichen.
  • Es ist eine Schnellschneidemethode, die dicke Materialien schnell und effizient schneiden kann.
  • Mit einer Faserlaser-Schneidemaschine können wir eine Vielzahl von Materialien schneiden, darunter Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Aluminium und Kunststoffe.
  • Das fokussierte Laserschneiden erzeugt saubere, glatte Kanten, die nur minimal nachbearbeitet werden müssen. Somit wird die Notwendigkeit einer zusätzlichen Verarbeitung reduziert.
  • Da der Laser scharf auf einen Zielbereich gerichtet wird, wird während des Schneidevorgangs eine winzige Abfallmenge produziert. Dies reduziert die Materialkosten weiter und verbessert die Effizienz.
  • Das Laserschneiden kann vollständig automatisiert werden, wodurch die Arbeitskosten gesenkt und die Produktivität verbessert werden.
  • Trotz der anfänglichen Investitionen in die Ausrüstung kann das Faserlaserschneiden aufgrund seiner Präzision, Geschwindigkeit und des reduzierten Abfalls langfristig kostengünstig sein
  • Laserschneider geben keine nennenswerten Dämpfe oder Emissionen ab, was sie im Vergleich zu herkömmlichen Schneidmethoden zu einer umweltfreundlicheren Schneidmethode macht.
  • Laserschneidmaschinen erzeugen minimale Geräusche und Vibrationen, wodurch das Risiko von Verletzungen und Ermüdung der Arbeiter verringert wird.

Häufige Probleme beim Laserschneiden

Laserschneiden liefert nicht immer perfekte Ergebnisse wie andere Fertigungsverfahren. Manchmal können Probleme auftreten, die zu Defekten im Blech führen.

Hier ist eine Liste einiger häufiger Probleme, die beim Laserschneiden auftreten können:

Breiter Einschnitt an der Unterseite

Laserschnittfehler: Breiter Einschnitt unten

In einigen Fällen werden Sie feststellen, dass der erzeugte Schnitt breiter und die Zuglinie versetzt ist (siehe Abbildung oben). In diesem Fall sind entweder Laserleistung und Luftdruck zu niedrig oder Vorschub und Fokus zu hoch eingestellt. Setzen Sie diese Parameter zurück, um das Problem zu beheben.

Abtropfender Grat von der Unterseite

Wenn die Vorschubgeschwindigkeit und der Fokus hoch eingestellt sind, gratet die Oberfläche der Stahlplatte wie eine Schnecke an der Oberfläche. Sie werden feststellen, dass es entlang der Unterseite tropft. Sie können den Fokus und die Vorschubrate erhöhen, um das Problem zu beheben.

Laserschnittfehler: Tropfender Grat

Nur der obere Teil des Blechs wird entfernt

Wenn die Parameter nicht entsprechend der Blechdicke ausgewählt werden, wird der Schneidvorgang nicht erfolgreich durchgeführt, was zu einem unvollständigen Schneidvorgang führt. In diesem Fall müssen Sie die Vorschubgeschwindigkeit verringern und die Laserleistung erhöhen.

Laserschnittfehler: Material wird nicht durchgeschnitten

Schneiden ergibt eine raue Oberfläche

In manchen Fällen mangelt es der erzeugten Oberfläche an Präzision. Dies kann mehrere Gründe haben, darunter eine beschädigte Düse, hoher Luftdruck oder eine Metallplatte mit schlechter Oberflächengüte. Um das Problem zu beheben, können Sie versuchen, den Luftdruck zu verringern, die Düse auszutauschen oder die Metalloberfläche zu reinigen.

Laserschnittfehler: Rohschnitt

Wie bereitet man Platten und Rohre aus Kohlenstoffstahl für das Laserschneiden vor?

Hier ist eine schrittweise Anleitung zur Vorbereitung von Kohlenstoffstahlplatten und Kupferrohren für das Laserschneiden:

Schritt 1: Reinigen Sie das Material

Legen Sie Ihr Blech an einem sicheren Ort ab und entfernen Sie Schmutz, Öl oder andere Verunreinigungen von der Oberfläche. Dazu können Sie ein Lösungsmittel oder einen Entfetter verwenden.

Schritt 2: Oberflächenbeschichtungen entfernen

Wenn die Metallplatte Oberflächenbeschichtungen aufweist, z. B. Farbe oder Rost, entfernen Sie diese vor dem Laserschneiden. Sie können diese Beschichtungen mit einem chemischen Abbeizmittel oder mechanischen Methoden wie Schleifen oder Sandstrahlen entfernen.

Schritt 3: Glätten Sie das Material

Das Blech muss eben sein, damit der Laser genau trifft. Es wäre also hilfreich, wenn Sie sicherstellen würden, dass das Material flach und frei von Verwerfungen oder Verzerrungen ist. Das kannst du mit einer Rolle erreichen. Dieser Schritt gilt nicht für ein Metallrohr, aber Sie müssen sicherstellen, dass es flach ist.

Schritt 4: Sichern Sie das Material:

Sobald die Metallplatte oder das Rohr gereinigt und fabrikfertig ist, befestigen Sie es am Schneidbett, um seine Schneidbewegung einzuschränken. Sie können Klemmen oder Magnete verwenden, was auch immer in dieser Maschine platziert wird.

Anwendungen des Laserschneidens von Kohlenstoffstahl

Laserschneiden wird zum Schneiden von Kohlenstoffstahl verwendet, der in einer Vielzahl von Branchen von der Luft- und Raumfahrt über die Automobil- bis hin zur Bau- und Werbeindustrie weit verbreitet ist. In Tabelle 2 können Sie die Anwendungen des Laserschneidens in einer Reihe von Branchen sehen.

BrancheAnwendungen
Luft- und RaumfahrtBlech-, Rohr- und Verbundkomponenten
AutomobilindustrieAuspuffanlagen, Karosseriebleche, Rahmen
Hoch- und Tiefbau Stahlplatten, Rohre und Träger für Gebäude, Brücken, Tunnel
EnergieWärmetauscher, Turbinen, Rohrleitungen
MedizintechnikChirurgische Instrumente, Implantate, Diagnosegeräte
SignageSchneiden und Gravieren von Metall für Schilder und Displays
Öl un GasKomponenten für Bohrinseln, Pipelines und Lagertanks
LandwirtschaftKomponenten für landwirtschaftliche Geräte und Maschinen
Metall VerarbeitungSchneiden, Bohren, Schweißen und Formen von Metall für verschiedene industrielle Anwendungen
SchiffbauKomponenten für Schiffe und Boote

Hochwertige Laserschneider zum Schneiden von Kohlenstoffstahl

Die Qualität einer Laserschneidmaschine kann eine entscheidende Rolle beim Erreichen der gewünschten Ergebnisse beim Schneiden von Kohlenstoffstahlplatten und -rohren spielen.

Wir bei Baison Laser entwickeln hochwertige Laserschneidmaschinen, die Metallrohre präzise ausblechen können. Sogar unsere Blechlaserschneiden der Einstiegsklasse Maschine hat eine Positionsgenauigkeit von ±0.05 mm/m.

Ebenso haben wir Laser-Rohrschneidemaschinen, die in der Lage sind, Rohre beliebiger Länge und großer Durchmesser mit hoher Genauigkeit zu schneiden.

Baion Laser Rundum-Rohrschneidemaschine

So erhalten Sie mit Hilfe eines Laserschneiders perfekte Schnitte?

Um das Beste aus dem Laserschneiden herauszuholen, ist es wichtig, dass Sie sich an die folgenden Anweisungen halten:

Bereiten Sie das Material vor

Der Laserstrahl trifft auf das zu schneidende Blech. Wenn also das Werkstück selbst eine schlechte Oberfläche hat, schneidet der Laser nicht effizient, was zu einer rauen Schnittfläche führt. Daher ist es notwendig, das Material vor dem Schneiden vorzubereiten.

Wählen Sie das richtige Hilfsgas:

Die Wahl des Hilfsgases kann die Schnittqualität und die Prozessgeschwindigkeit beeinflussen. Sauerstoff wird oft für dickere Materialien verwendet, während Stickstoff für dünnere Materialien verwendet wird.

Optimieren Sie den Schnittpfad:

Verwenden Sie die Software, um den Schnittpfad unter Berücksichtigung der Form und Dicke des Materials zu optimieren. Dies kann dazu beitragen, die Anzahl der Schnitte zu minimieren und Abfall zu reduzieren.

Stellen Sie die richtigen Maschineneinstellungen sicher:

Nachdem alle Vorbereitungsschritte und die Reinigung abgeschlossen sind, stellen Sie Laserleistung, -geschwindigkeit und -fokus richtig für das zu schneidende Material ein. Dies kann über das Bedienfeld oder die Software der Maschine oder Anlage erfolgen.

Zusammenfassung

Laserschneiden ist eine hocheffektive Methode zum Schneiden von Kohlenstoffstahlplatten und -rohren. Obwohl die Methode komplex erscheint, glauben wir, dass dieser Leitfaden Ihnen geholfen hätte, die Grundlagen des Laserschneidens zu verstehen. Bei der Optimierung des Laserschneidprozesses müssen Faktoren wie Materialstärke, Laserleistung, Vorschubgeschwindigkeit, Fokus und Luftdruck unbedingt berücksichtigt werden.

Baison-Laser ist einer der Pionierhersteller von Laserschneidmaschinen. Wir haben eine Reihe von Faserlaser-Schneidmaschinen entwickelt, um alle Bleche oder Rohre zu schneiden.

Wenn Sie nach einer umfassenden Lösung für Ihre Schneidanforderungen suchen, können Sie unsere Produkte testen. Kontaktiere uns Fordern Sie jetzt ein Angebot oder individuelle Hilfe von unseren Experten an.

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Sam Chen

Hey, ich bin Sam!

Ich bin der Gründer von Baison. Wir haben der Fertigungsindustrie dabei geholfen, ihre Produktivität und Kapazität mit unseren fortschrittlichen Lösungen zu steigern Faserlasersysteme für über 20 Jahre.

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