Laserschneiden von Metallen: Einführung
In diesem Blog-Beitrag werden wir die Materialien und Eigenschaften des Laserschnitts von Metallbauteilen sowie seine Vor- und Nachteile erklären.
Was genau ist Laserschneiden und wie wird es ausgeführt?
Beim Laserschneiden wird der Laserstrahl mit einer Sammellinse fokussiert und die bei der Bestrahlung entstehende Wärme zum Schneiden des Materials genutzt. Diese Methode wird häufig in der Blechbearbeitung eingesetzt, um Materialien vor dem Biegen zu schneiden oder um Löcher in Blechen zu erzeugen. Beim Laserschneiden wird ein Hilfsgas auf das zu bearbeitende Material geblasen. Der Grund dafür ist, dass das Gas die Oberfläche vor der hohen Hitze schützt, die während des Prozesses entsteht und zur Bildung einer Oxidschicht führen könnte.
Als Gase, die die Bildung einer Oxidschicht verhindern, werden in der Regel Stickstoff oder Argon verwendet. Stickstoff und Argon gelten als inerte Gase, die selbst bei den hohen Temperaturen, die bei der Laserbestrahlung entstehen, kaum chemische Reaktionen eingehen. Daher reagieren sie nicht mit dem zu bearbeitenden Metall, was die Bildung einer Oxidschicht wirksam verhindert. Das Laserschneiden, vor allem mit Stickstoff, wird häufig eingesetzt und ist auch als Stickstoffschneiden oder sauerstofffreies Schneiden bekannt. Das Laserschneiden wird vor allem für die Bearbeitung von Edelstahl- und Titanblechen sowie von SPCC- und SPHC-Materialien eingesetzt.
Nachstehend finden Sie weitere Einzelheiten zu den Eigenschaften der Hilfsgase:
Stickstoff
Laserschneiden mit Stickstoff ist ideal für die Laserbearbeitung von rostfreiem Stahl. Er verhindert nicht nur die Bildung einer Oxidschicht, sondern verleiht dem Bauteil auch eine glänzende Schnittfläche.
Bei der Verwendung von Stickstoff als Hilfsgas ist bei der Behandlung von Titan besondere Vorsicht geboten. Denn Titan wird nitriert, wodurch das Metall extrem hart und widerstandsfähig, aber schwieriger zu bearbeiten wird.
Argon
Vorteile und Nachteile des Laserschnitts von Metallen
Vorteile des Laserschnitts
Verbesserte Kantenqualität: Die nicht reaktive Beschaffenheit der Hilfsgase sorgt für glatte und gratfreie Kanten und verbessert die Gesamtqualität der geschnittenen Teile. Dies ist besonders vorteilhaft für Präzisionskomponenten und Anwendungen, die ein hohes Maß an Nachbearbeitung erfordern.
Bewahrung der Materialintegrität: Da beim Schneiden keine chemischen Reaktionen stattfinden, bleiben die Materialeigenschaften intakt. Dadurch bleibt die mechanische und strukturelle Integrität des Metalls erhalten, was das Risiko einer Schwächung oder Verformung verringert.
Minimale Wärmeeinflusszone: Der Einsatz von Stickstoff und Argon trägt dazu bei, die Wärmeeinflusszone zu minimieren, wodurch die Gefahr von Materialverformungen oder -verzügen verringert wird. Dies ist besonders vorteilhaft für empfindliche Materialien oder komplizierte Konstruktionen.
Nachteile des Laserschnitts
Höhere Kosten: Die Verwendung von Schutzgasen beim Laserschneiden ist im Vergleich zu herkömmlichen Schneidverfahren mit höheren Kosten verbunden. Zu den Ausgaben gehören die Kosten für die Gasversorgung und die Spezialausrüstung, die einen erheblichen Einfluss auf das Produktionsbudget haben können.
Komplexität der Ausrüstung: Die Implementierung des Stickstoff- und Argonschneidens erfordert eine spezielle Ausrüstung und Technologie, was den Schneidprozess noch komplexer macht. Um präzise und effiziente Ergebnisse zu erzielen, sind geschulte Bediener und eine angemessene Wartung erforderlich.
Begrenzter Dickenbereich: Das Schneiden mit Schutzgas eignet sich nicht unbedingt für sehr dicke Metalle. Das Verfahren ist bei dünneren Materialien effektiver. Für dickere Bleche sind andere Schneidverfahren möglicherweise besser geeignet.
Conclusion
Beim Laserschneiden verhindert die erzeugte Hitze die Bildung von Oxidschichten auf der Schnittfläche, was zu einem sauberen und schönen Schnitt führt, ohne dass zusätzliche Verfahren wie das Entfernen von Oxidschichten erforderlich sind. Dies führt zu Vorteilen wie einer verbesserten Qualität des Endprodukts.
Auf der anderen Seite führt dieses spezielle Verfahren zu einer Verringerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit, was ein Nachteil ist. Die Bearbeitungszeit verlängert sich, und es wird mehr Hilfsgas benötigt. Außerdem sind die Kosten für die Verwendung von Stickstoff oder Argon als Hilfsgas im Gegensatz zu anderen Laserschneidverfahren höher.
Daher muss bei der Einführung des Laserschneidens ein Gleichgewicht zwischen den Kostenvorteilen aufgrund der reduzierten Bearbeitungsschritte gefunden werden.
