1、 $ oi oi -Q “ ;:, “1: “ . “ “ Ll: : “ “ “ :J 0 “ :; “ c “ Cl E t; .r:; “ j!l :J c (ii .c “ _Q 0 i!l .r:; “ -5 :J “ CO .r:; 2 :J “0 c Q) B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11-2-VDI 2906 Blatt 8 1 Verfa
2、hrensdefinition und -bersieht Die Verfahren des Laserstrahlschneidens sind Strahl schneidverfahren und gehren nach DIN 8580 in der Hauptgruppe Trennen zur Gruppe Abtragen und hier zur Untergruppe Thermisches Abtragen. Den Strahlschneidverfahren ist gemeinsam, da der Strahl als “Werkzeug“ punktfrmig
3、wirkt und die Kontur information fr die Schneidbearbeitung vollstndig ber die NC-Steuerung eingebracht wird. Letztere ermglicht die gesteuerte Relativbewegung zwischen Strahl und Werkstck. Zum Laserstrahlschneiden metallischer Werkstcke werden in der Regel COrGaslaser oder Nd:YAG Festkrperlaser als
4、Energielieferanten eingesetzt. Das Verfahrensprinzip beim Laserstrahlschneiden (Bild 1) beruht darauf, da der fokussierte Laser strahl den festen Spaltwerkstoff erwrmt und zu dessen Umwandlung in flssige oder dampffrmige Phase beitrgt. Ein Schneidgasstrahl, der koaxial zum Laserstrahl durch eine Dse
5、 des Schneidkopfs austritt, entfernt durch Impulsbertragung den Spaltwerkstoff. Je nach Schneidgasart, inert oder oxi dierend, kann dies zur Phasenumwandlung beitra gen. Entsprechend werden nach DIN 2310 die Laser strahlschneidverfahren wie folgt eingeteilt: -Laserstrahlbrennschneiden, bei dem die L
6、aser strahlung den Werkstoff auf Entzndungstempe ratur erwrmt und ein reaktiver Schneidgasstrahl Werkstckbewegung Bild 1. Prinzip des Laserstrahlschneidens Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1994 den Werkstoff im Schneidspalt berwiegend unter Ausnutzung einer exothermen R
7、eaktion verfls sigt sowie die entstehende Schlacke aus dem Schneidspalt ausblst. -Laserstrahlschmelzschneiden, bei dem die Laser strahlung allein die erforderliche Prozeenergie zufhrt und der Schneidgasstrahl den aufge schmolzenen Werkstoff austreibt. -Laserstrahlsublimierschneiden, bei dem ein foku
8、s sierter Laserstrahl hoher Intensitt den Werkstoff im Schneidspalt berwiegend verdampft. Der Werkstoffaustrieb erfolgt durch Expansion und/ oder einen SchneidgasstrahL Fr die Metallbearbeitung ist das Laserstrahlbrenn schneiden wegen hherer erreichbarer Schneidge schwindigkeiten bei weitgehend para
9、llelen Schnittfl chen von besonderer Bedeutung. Aufgrund der punktfrmigen, werkzeuglosen Wechselwirkung zwi schen Strahl und zu bearbeitendem Werkstck sind die Verfahren des Laserstrahlschneidens durch be sonders hohe Mengen-und Produktflexibilitt der herzustellenden Werkstcke gekennzeichnet. Die We
10、rkstckflexibilitt wird fast ausschlielich durch die Leistungsfhigkeit der Handhabungseinrichtun gen und deren Steuerung begrenzt. Mit mehrachsigen Systemen, z.B. Industrierobotern oder Portalmaschi nen, ist auch die Bearbeitung rumlicher Werkstcke mglich. Die Verfahren des Laserstrahlbrennschnei den
11、s haben sich in der Blechbearbeitung als wirt schaftliche Fertigungsverfahren in vielen Anwen dungsfllen bewhrt. Mit “ Schneidgeschwindigkeit“ wird bei den thermi schen Schneidverfahren gem DIN 2310 Teil 1 die Geschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstck bezeichnet. Die entsprechende Gre der mecha
12、ni schen Trennverfahren ist die “Vorschubgeschwindig keit. Ein wesentlicher Vorteil des Laserstrahlschneidens ist der schmale Schneidspalt (in DIN 2310 Teil 1 als “Schnittfuge“ bezeichnet). Fr die Ermittlung der Schneidspaltbreite bietet sich der Mebereich M nach Bild 2 an: Schnittflchenabstand an d
13、er strahl ein-und -austrittsseitigen Mebcrcichsgrenzc und in der Blechmitte. B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1994 VDI 2906 Blatt 8 -
14、3-2 Kenngren an Schnittflchen Durch Laserstrahlschneiden hergestellte Schnittfl-2mm eben lassen sich durch die Kenngren von Bild 2 beschreiben. 2mm Bild 2. Kenngren an Schnittflchen beim Laserstrahlschnei den (dargestellt fr Soli-Flankenwinkel a=90, vgl. Ab schnitt 5, Ergnzende Bemerkungen) rE Ansch
15、melzung der Schnittkante (Strahlein-trittsseite) Cl. Flankenwinkel u Rechtwinkligkeits-und Neigungstoleranz R s Rauheit der Schnittflche: blich ist die An gabe der gemittelten Rauhtiefe R, 0,N. rA Anschmelzung der Schnittkante (Strahlaus trittse ite) VG, bG, hG Gratvolumen, -breite und -hhe; alterna
16、tiv auch “Bart“ statt Grat“ bGF Gratfubreite bwEz Wrmeeinflufszone (WEZ) s Blechdicke 1.s=0,1 s fr s90 “90 3,5 mm St 37-2 600 500 300 Gefge (Betriebsart: cw) 00 e I oo o., . . 200 0 i 0 0 0 “-.er- 0 100 200 300 400 500 600 700 11m 900 Abstand von der Schnittflche x Bild 7. Hrteverlauf und Wrmeeinflu
17、zone beim Laserstrahl-schneiden mit einem C02-Laser Werkstoff St 52-3 Betriebsart -0-cw puls Laserleistung kW 1,0 0.4 Schneidgasdruck (02) 105 Pa 1,5 2,5 Schneidgeschwindigkeit m/min 3,7 1,3 m min .: 12 :5 9 .g 6 ; 3 60 40 o:“ !: i 20 2 l -lf-Trenngrenze -vmax o. Bartbildung -Parameter optimal fr Rz
18、 minimal 4 Blechdicke s 6 mm 8 Bild 8. Schneidgeschwindigkeit und Rauhheit in Abhngigkeit von der Blechdicke Werkstoff: s“;3,5 mm . St 1403 s3,5 mm St 37-2 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11-6-VDI
19、2906 Blatt 8 DIN 8518 DINV 18730 DIN V32516 DVS 3206 ISO/TC 172/ SC9WG1 Fehler an Brennschnitten und Plas maschnitten (11/74) Grundbegriffe der Lasertechnik (1/91) Laserstrahlschneidbarkeit metalli-scher Bauteile (1/91) Unregelmigkeiten und deren Ursa chen beim Laserstrahlschneiden (Entw. 11/93) Ter
20、minology, Symbols and Units of Measure for the Specification and Testing of Lasers and Laser Systems (2/91) Die in Abschnitt 4 ausgefhrten Erluterungen gel ten fr das Laserstrahlbrennschneiden unlegierter Sthle. Fr den bergang auf andere metallische Werkstoffe (eine Zusammenstellung der Werkstoffe,
21、fr die diese Richtlinie gltig ist, findet man in Blatt 1) bleiben die getroffenen Aussagen nur prinzi piell gltig. Durch die Verwendung von Sauerstoff als Arbeitsgas bildet sich auf der Schnittflche eine dnne Oxidschicht, deren Dicke in Abhngigkeit von einigen Verfahrensparametern, wie z.B. der Schn
22、eid geschwindigkeit, schwanken kann. Durch die Wahl eines Schmelzschneidverfahrens, z.B. Hochdruck inertgasschneiden, lt sich die Bildung einer Oxid schicht jedoch vermeiden. Definition (vgl. Bild 2) a Der Flankenwinkel a wird durch die Schnitt punkte der Grenzen des Mebereichs M mit der Schnittkant
23、e bestimmt. Gemessen wird zwischen der Werkstckoberflche und der Verlngerung der Geraden durch diese beiden Insgesamt besteht die Richtlinie VDI 2906 aus 10 Blttern: Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1994 Schnittpunkte, so da sich fr eine V -frmige Spaltausbildung Werte
24、fr a 90 ergeben. u Die Rechtwinkligkeits-und Neigungstoleranz u entspricht dem Abstand zweier zum Soli Flankenwinkel parallelen Geraden, die jeweils durch die Extrema der Schnittkante innerhalb des Mebereichs M fhren. Rs Die Rauheit ndert sich ber der Blechdicke; zur Vergleichbarkeit der Mewerte wir
25、d R5 bzw. RzmN deshalb abhngig von der Blech dicke bei ts bzw. s gemessen. bwEz Die Wrmeeinfluzone (WEZ) wird dadurch bestimmt, da die Hrtewerte des Gefges in Schnittkantennhe wieder auf die Hrtewerte des unbeeinfluten Grundwerkstoffs abfallen. Die Breite der WEZ wird durch die maximale Ausdehnung d
26、ieser Zone im Bereich der Blech mitte senkrecht zum Soli-Flankenwinkel be stimmt. r Ist die Annherung der Anschmelzung r durch einen Radius nicht mglich, so wird die Kan tenausbildung durch die Breite und Hhe der Kantenformabweichung gem Teil 1 dieser Richtlinie beschrieben. Schrifttum Geiger, M.: S
27、trahlschneiden. In: Lange, K. (Hrsg.): Umformtechnik -Handbuch fr Industrie und Wissenschaft, 2. Auflage, Band 3: Blechbearbeitung. Berlin usw.: Springer 1990 Nuss, R.: Untersuchungen zur Bearbeitungsqualitt im Ferti gungssystem Laserstrahlschneiden. Reihe Fertigungstechnik Erlangen, Bd. 6. Mnchen:
28、Hanser 1989 Autorenkollektiv: Materialbearbeitung mit dem Laserstrahl im Ge rte-und Maschinenbau. Hrsg. VDI-Gesellschaft Produktions technik (ADB). Dsseldorf: VDI-Verlag 1990 Blatt 1: Schnittflchenqualitt beim Schneiden, Beschneiden und Lochen von Werkstcken aus Metall Allgemeines, Kenngren, Werksto
29、ffe Blatt 2: -; Scherschneiden Blatt 3: -; Nachschneiden Blatt 4: -; Knabberschneiden (Nibbeln) Blatt 5: -; Feinschneiden Blatt 6: -; Konterschneiden Blatt 7: -; Plasmastrahlschneiden Blatt 8: -; Laserstrahlschneiden Blatt 9: -; Funkenerosives Schneiden Blatt 10: -; Abrasiv Wasserstrahlschneiden B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11
