Skärning av icke-järnmetaller

Innan man väljer en specifik lösning för metallskärning bör man analysera vilken tjocklek materialen som ska skäras har, vilken precision som krävs och naturligtvis ta hänsyn till de ekonomiska aspekterna.

Metoder för metallskärning

Metallskärning är med andra ord en process där materialet delas. En idealisk skärprocess innebär att atombindningarna i skärplanet bryts längs en bestämd linje utan att materialets fysiska tillstånd påverkas. De metoder som används för att skära metall skiljer sig åt vad gäller energiförbrukning, processhastighet, materialförlust, värmepåverkan på det skurna objektet samt den slutliga kvaliteten på de bearbetade kanterna. Vid valet av en skärmetod som är lämplig för materialet bör följande faktorer beaktas: materialtyp, tjocklek, förväntningar på skärkvalitet och noggrannhet, skärtid (hastighet), efterbearbetning, utrustningens pris, driftskostnader samt kostnader för slitdelar.

Bearbetning och skärning av metaller – grundläggande verktyg

Skärprocessen kan delas in i tre huvudkategorier:

• kallbearbetning – omfattar processer där materialavfall uppstår, t.ex. borrning, fräsning, svarvning
• värmebehandling – här räknas processer där inget material avlägsnas och skärningen sker genom att materialet förångas eller smälts bort, t.ex. laserskärning och gasskärning
• övriga bearbetningsmetoder – alla metoder som inte faller under de tidigare kategorierna, t.ex. kemisk slipning

Metallskärning – skärning med vattenjet

Metallbearbetningens historia sträcker sig tillbaka till omkring 8 800 f.Kr. Sedan dess har mänskligheten upptäckt åtminstone flera effektiva metoder för att på ett effektivt sätt dela upp detta material. Idag används främst skärande skärning inom industrin

• skärande skärning – även kallad kapning – och för denna process används sågar med eller utan tänder (cirkelsågar och bandsågar). Den används främst av tillverkare av metallprodukter och halvfabrikat för att skära rör, stänger och profiler
• stansning – separering av metall genom att bryta dess sammanhållning utan att skapa förluster. Man skiljer mellan utskärning, avskärning, uppskärning, hålning, kantning och skärning. Stansning utförs med hjälp av verktygets skärkanter på pressar eller saxar (giljotin-, cirkel- eller hävstångssaxar).
• termisk skärning med syre – det vill säga förbränning av metall som värmts upp med en gaslåga i en ström av rent syre, vilket mycket snabbt oxiderar och smälter det skurna metallen genom hela tjockleken samt slungar ut reaktionsprodukterna från oxidationen och det flytande metallen ur skärspalten
• bågskärning – består i att smälta eller bränna skärspalten med hjälp av värmen från en elektrisk ljusbåge, som fritt lyser mellan elektroden och det material som skärs. Till bågskärning räknar vi bland annat plasmaskärning och laserskärning.

Moderna metoder – laserskärning

En av de modernaste metoderna för att skära i metall är laserskärningsmaskiner. Det är en process som går ut på att lokalt smälta materialet och förånga ett tunt skikt av det med hjälp av en laserstråle. En ström av reaktivt eller inert gas, som underlättar processen, blåser bort det flytande metallen från skärspalten. För att uppnå den erforderliga värmemängden i skärspalten måste lämpliga linser och spegelsystem fokusera laserstrålen. Intressant nog kan laserstrålen fokuseras till en diameter på så lite som 0,0025 mm.
För laserskärning används fasta neodymlasrar och CO₂-gaslasrar. Energitillförseln sker kontinuerligt eller i pulser. De gaser som används är vanligtvis luft, syre, kväve och argon.
Laserskärning kännetecknas av fullständig automatisering av processen, hög noggrannhet och minimal felmarginal. Den har ersatt mekanisk skärning. Laserskärning är inte skadlig för människokroppen eller miljön. Det garanterar hög repeterbarhet och flexibilitet vid utförandet av specialbeställningar, såväl vid serietillverkning som vid enstaka tillverkning. Tack vare den precision som laserstrålen erbjuder möjliggör skärning med denna metod massproduktion av detaljer med specialformer.

För- och nackdelar med olika metoder för metallskärning

För metallbearbetning kan man även använda vattenskärning samt plasmaskärning. Den förstnämnda är en relativt ny metod som mycket snabbt har vunnit användarnas hjärtan inom industrin. Den utmärker sig genom tre stora fördelar: möjligheten att bearbeta vilket material som helst, inga begränsningar vad gäller materialets tjocklek samt avsaknaden av deformationer orsakade av värme. Vattenstråleskärning är en så kallad kall metod som bygger på användningen av koncentrerad energi från en kraftigt komprimerad vattenstråle som leds genom ett munstycke med liten diameter. Detta gör det möjligt att uppnå en strålhastighet som till och med kan överstiga ljudhastigheten med upp till tre gånger. Materialet från skärspalten avlägsnas genom erosion och skjuvutmattning. Den enda nackdelen med vattenstråleskärningstekniken är den relativt höga investeringskostnaden för inköp av skärmaskinen.

En av varianterna av bågskärning som används för metallbearbetning är plasmaskärning. Den utnyttjar starkt joniserad gas med hög koncentration av laddade partiklar och hög kinetisk energi (dvs. en plasmabåge), som lyser mellan en icke-smältbar elektrod och det metall som skärs. Processen kan användas för alla ståltyper samt icke-järnmetaller. En ytterligare fördel är möjligheten att utföra skärningen under vatten. Plasmaskärning uppskattas framför allt för sin höga hastighet, den begränsade värmepåverkade zonen, det smala skärspalten och den höga kvaliteten på resultatet. Nackdelarna är högt bullernivå, utsläpp av skadliga gaser och rök samt stark ljusstrålning.

Ett alternativ till dessa två tekniker är att använda en kombinerad teknik. Företaget Eckert erbjuder en lösning som kombinerar plasmaskärning och hydroabrasiv skärning. Vilka fördelar medför detta?

I många fall vid metallbearbetning händer det att endast en del av det skurna elementet kräver kanter av högsta kvalitet, medan den återstående delen inte har något sådant krav. I detta fall använder Eckerts COMBO-skärmaskin vatten för högsta precision och plasma för hastighet och ekonomi under en och samma programmerade skärprocess. Om en sådan lösning kan tillämpas i ert företag sänker detta skärkostnaderna avsevärt jämfört med laserskärning eller vattenablativ skärning.

För att anpassa rätt lösning till era behov erbjuder vi möjligheten att genomföra praktiska skärtester i vår fabrik innan ni köper skärmaskinen. Under denna testfas är ni välkomna att besöka oss och själva övertyga er om att era förväntningar kan uppfyllas.

Hur fungerar laserskärning?

Laserskärning går ut på att fokusera en ljusstråle med mycket hög energitäthet på en punkt i det material som ska bearbetas. Den koncentrerade strålen smälter eller förångar metallen lokalt, och en processgas avlägsnar materialet från skärspalten. Detta gör det möjligt att uppnå en exceptionellt smal skärlinje och mycket hög precision vid tillverkningen av detaljerna.

Moderna CNC-system styr hela processen i realtid och anpassar arbetsparametrarna efter materialtyp och tjocklek. Detta gör det möjligt att upprätthålla en jämn produktionskvalitet även vid tillverkning av tusentals identiska detaljer.

Jämfört med traditionella bearbetningsmetoder laserskärning av metall ger betydligt högre precision, kortare ledtider och minskat materialspill.

Vilka material kan skäras med laser?

Lasertekniken används för bearbetning av många olika typer av metaller. Beroende på laserkällans effekt och processparametrarna är det möjligt att både skära plåt med laser och skära ut mer krävande konstruktionsdelar.

De vanligaste tillämpningarna är:

• skärning av konstruktionsstål,

• skärning av rostfritt stål,

• skärning av syrafast stål,

• skärning av aluminium,

• skärning av koppar,

• skärning av mässing,

• skärning av titan,

• skärning av galvaniserade plåtar.

Genom att välja rätt processgas, skärhastighet och lasereffekt kan man uppnå hög kantkvalitet oavsett vilket material som bearbetas.

Laserskärning av plåt – de viktigaste fördelarna med tekniken

Under de senaste åren har laserskärning av plåt blivit en av de mest använda metoderna för metallbearbetning. Denna lösning gör det möjligt att kombinera hög produktivitet med mycket god utförandekvalitet.

Bland de viktigaste fördelarna med denna teknik finns:

• hög skärnoggrannhet,

• liten skärspalt,

• begränsad värmepåverkad zon,

• släta kanter som kräver minimal efterbearbetning,

• möjlighet att skära ut mycket komplexa former,

• hög repeterbarhet i produktionen,

• fullständig automatisering av processen.

Tack vare dessa egenskaper laserskärning av plåt används både vid enstaka tillverkning och vid storskalig serietillverkning.

CNC-laserskärning i modern tillverkning

En modern laser för metallskärning arbetar med CNC-styrning. Operatören förbereder programmet i CAD/CAM-systemet, och maskinen utför automatiskt hela processen enligt det förberedda projektet.

Denna lösning gör det möjligt att tillverka komponenter med mycket komplexa former samtidigt som hög måttnoggrannhet bibehålls. CNC-laserskärning eliminerar risken för fel som uppstår vid manuell bearbetning, ökar produktionseffektiviteten och möjliggör ett effektivt materialutnyttjande tack vare lämplig placering av detaljerna på plåtarket.

Användning av laserskärning i metall

Laserskärning i metall används idag i praktiskt taget alla industrigrenar. Tekniken används bland annat vid tillverkning av:

• stålkonstruktioner,

• maskindelar,

• komponenter för fordonsindustrin,

• komponenter för energibranschen,

• jordbruksmaskiner,

• maskinhöljen,

• utrustning för industrihallar,

• metallmöbler,

• räcken och arkitektoniska element,

• ventilationssystem.

Möjligheten att skapa små hål, exakta konturer och komplexa former gör att laserskärning i metall är en av de mest mångsidiga bearbetningsmetoderna.

Vad avgör kvaliteten på laserskärningen?

Många faktorer påverkar kvaliteten på den färdiga detaljen. Det är inte bara själva lasern för skärning av plåt som spelar roll, utan även korrekt valda tekniska parametrar och kvaliteten på de använda komponenterna.

De viktigaste faktorerna som påverkar slutresultatet är:

• laserkällans effekt,

• typ av skärhuvud,

• axelstyrningens noggrannhet,

• kvaliteten på CNC-styrsystemet,

• rätt val av processgas,

• skärhastigheten,

• materialets tjocklek och kvalitet.

Genom att ställa in alla parametrar korrekt kan man uppnå en hög kvalitet på skärytan och minska behovet av ytterligare mekanisk bearbetning.

Laser för metallskärning – hur väljer man rätt maskin?

Innan man köper en laserskärare bör man göra en noggrann analys av företagets behov. En rätt vald maskin påverkar inte bara kvaliteten på de tillverkade komponenterna, utan även produktionskostnaderna och hela anläggningens produktivitet.

Vid valet är det värt att beakta följande:

• maximal tjocklek på de material som ska skäras,

• typ av metaller som ska bearbetas,

• laserkällans effekt,

• arbetsbordets storlek,

• möjligheterna till automatisering av in- och urlastning,

• tillgång till service,

• driftskostnader,

• möjligheten att utöka systemet i framtiden.

Innan köpet är det också värt att utföra skärtester på faktiska detaljer som tillverkas i anläggningen. Detta gör det möjligt att bedöma kantkvaliteten, processens effektivitet samt maskinens faktiska driftskostnader.