Lasersnijden lang en groot plaatwerk

Lasersnijden is dé methode voor het snijden van staal, RVS en aluminium plaatwerk. Wij kunnen groot plaatwerk lasersnijden tot 20 x 3 meter (max. plaatdikte 15 mm). Daarnaast beschikken wij over drie machines met een werkbereik van 6 x 2 meter voor het lasersnijden van staal tot 25 mm, RVS tot 15 mm en aluminium tot 12 mm. Voor het lasersnijden van staal, RVS en aluminium zijn wij uw (kennis)partner en toeleverancier.

---

Tips voor lasersnijden en lasersnijwerk

Met behulp van 4 tips zijn eenvoudig betere resultaten te behalen uit het snijwerk. Praktische tips op het gebied van kwaliteit, verdere plaatbewerkingen en de kostprijs van lasersnijden.

Maak gebruik van lasergraveren

Bij lasergraveren wordt niet de volledig beschikbare hoeveelheid energie gebruikt. Hierdoor ontstaat een graveerlijn die voor meerdere doeleinden ingezet kan worden.

1. Een graveerlijn kan vervolgbewerkingen vergemakkelijken. Bijv. door het graveren van zetlijnen bij moeilijk te buigen producten.
2. Een graveerlijn kan gebruikt worden om boorgaten aan te geven. Dit is handig wanneer de gatdiameters te klein zijn om te lasersnijden.
3. Een graveerlijn kan het construeren en lassen overzichtelijker maken door de toevoeging van tekeningnummers op de subassemblages.
4. Een graveerlijn kan ingezet worden bij het overstempelen door het toevoegen van heat- of chargenummers in de plaat.

Maak gebruik van micro-joint verbindingen

De micro-joint verbinding is een techniek om het product aan het restmateriaal verhouden te houden. Deze kleine verbinding levert de volgende voordelen op:

• Het product – met name kleine onderdelen – zijn te fixeren.
• Het product is in één keer van de tafel te halen.
• Kleine producten vallen niet tussen de snijkammen door en blijven op de tafel liggen.
• Lange, smalle delen zijn te fixeren. Bij warmte-inbreng zal er dan minder sprake zijn van vervorming.

Maak gebruik van kennis over kostenfactoren.

Waardoor wordt de prijs van lasersnijden beïnvloedt?” is een veel gestelde vraag. Onder andere de insteektijd, het type gas, het contour en de plaatdikte zijn van invloed. Speciaal om deze vraag te beantwoorden, hebbben wij een artikel over de kosten van lasersnijden geschreven.

Maak gebruik van (onze) verdere bewerkingen

Lasersnijden is zelden de enige bewerking. Na deze eerste stap is het mogelijk om het product van een 2 mm afrondradius te voorzien door de kanten te breken. Erg handig wanneer het product gecoat moet worden en voor de EN 1090 steeds vaker vereist. Verder kunnen wij het product ook voor u boren of tappen, zetten en zelfs lassen.

Wat is lasersnijden? Het lasersnijproces uitgelegd

Lasersnijden is een veel toegepaste thermische bewerking. Een gefocusseerde laserstraal verhit het materiaal. Door de hitte smelt het materiaal en wordt met behulp van gas uit de snijvoeg geblazen. Zo ontstaat een schone, vlakke snede.

Laser staat voor Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. De laserstraal wordt opgewekt in een resonator (de laserbron). Via spiegels of optische kabels wordt de laserstraal naar de plaat geleid. Lenzen in de snijkop voorkomen dat er teveel divergentie optreedt. Hierdoor blijft de laser gefocust en is de energiedichtheid hoog genoeg om het materiaal te smelten.

Afhankelijk van het materiaal en de nabewerkingen wordt er gekozen voor lasersnijden met stikstof of lasersnijden met zuurstof

Waar moet ik op letten bij RVS lasersnijden?

Bij RVS is het belangrijk dat het snijbed vrij is van alle staalresten die niet roestvast zijn. Lasersnijden is een techniek die gebruik maakt van hitte om metaal te snijden. Door de hitte worden ook de metaalresten van eerdere bewerkingen opnieuw verhit en deze kunnen vast smelten aan de RVS plaat. Hierdoor ontstaat kleinschalige roestvorming die op de lange termijn schadelijk kan zijn voor de plaat. Om dit te voorkomen worden speciale RVS kammen gebruikt, zodat de RVS-plaat niet in contact staat met staal. Bij RVS lasersnijden wordt daarnaast gesneden met stikstof in plaats van met zuurstof. Snijden met stikstof heeft een hogere prijs dan snijden met zuurstof.

De kwaliteit van lasersnijwerk

Lasersnijden geeft de plaat een mooie snijrand van een hoge kwaliteit. Ten opzichte van de kwaliteit van het snijwerk zijn er enkele opmerkingen, die met name betrekking hebben op de snijrand.

Warmte beïnvloede zone

Tijdens het lasersnijden wordt de plaat links en rechts van de snijvoeg aan de insteekpositie beïnvloed door de warmte. De temperatuur kan binnen enkele seconden oplopen van kamertemperatuur tot 2000°C en daarna weer dalen tot onder de 600°C.

De snelle stijging van de temperatuur is goed voor te stellen door de warmte van de laserstraal. Dat de afkoelsnelheid ook hoog is, komt door de steile temperatuurgradiënt tussen de snijrand en het omliggende materiaal. Het omliggende materiaal krijgt bijna geen tijd om op te warmen, de temperatuur is hier nog steeds vrij laag. Hierdoor kan de hitte van de snijrand snel afgevoerd worden. De afkoelsnelheid is van belang voor de structuur en hardheid van de snijrand.

Bij materiaalsoorten met een hoog koolstofgehalte ontstaat – door de snelle afkoeling – een snijrand met een martensiet structuur. De snijrand wordt dan zeer hard en bros. Bij constructiestaalsoorten is het koolstofgehalte niet hoog genoeg om martensiet te vormen. De snijrand wordt bij S235 en andere constructiestalen dan ook bijna niet nadelig beïnvloed. Hoogstens is de verandering merkbaar bij het tappen door iets verlaagde standtijden. In vergelijking met autogeen snijden en plasmasnijden is de warmte beïnvloede zone erg klein.

Oxidatie / Oxidehuid

Tijdens het lasersnijden gaat zuurstof een reactie aan met het materiaal. Deze reactie wordt oxidatie genoemd. Het gevolg is een dunne oxidehuid op de snijrand. Deze huid kan eenvoudig verwijderd worden met een borstel. Bij complexe geometrieën levert dit echter veel werk op. Het verwijderen van de huid is belangrijk omdat de coating anders niet kan hechten aan het product. Daarom is het goed om met het volgende rekening te houden.

• Bij poedercoaten: Stikstof gaat geen reactie aan met het materiaal. Dit inerte gas is weliswaar duurder dan zuurstof, maar de kosten zijn lager dan het handmatig verwijderen van de oxidehuid. Als het verwijderen veel tijd kost dan is het goedkoper om met stikstof te snijden.
• Bij galvaniseren: Voor het verzinken of verchromen van plaatwerk zal altijd eerst een beitsbehandeling uitgevoerd worden. Hierdoor zal de oxide laag verwijderd worden. Het is dan niet nodig om van te voren de oxidehuid handmatig te verwijderen.

Snijvoeg

Bij het lasersnijden ontstaat er een snijvoeg. De snijvoeg is aan de snij-bovenkant breder dan aan de snij-onderkant. Hierdoor kunnen er afwijkingen ontstaan op de gewenste productmaat. Bij materiaaldiktes boven de 3 mm wordt, voor een precieze meting van de snijvoeg, een cirkel gesneden. Met een schuifmaat wordt de werkelijke cirkeldoorsnede gemeten. Het verschil tussen de geprogrammeerde en werkelijke doorsnede geeft de snijvoeg aan. In de onderstaande tabel worden de richtwaarden voor de snijvoeg aangegeven.

Materiaal	Plaatdikte (mm)	Snijvoeg (mm)
Staal (S235 / St 37)	1-6 8-12 13-15	0.15 – 0.20 0.30 – 0.35 0.4
RVS (1.4031)	1-3 4-6	0.15 – 0.20 0.30 – 0.35

Haaksheid en ruwheid

Door de divergentie (verwijding) van de laserstraal is de snijkant van een lasergesneden plaat niet exact haaks. In de ISO 9013 norm zijn voor het lasersnijden drie haalbare bereiken weergegeven. De waarden voor die norm variëren van volledig haaks tot een rechthoekigheidstolerantie u van 0,5 mm bij een plaatdikte van 10 mm in de lichtste tolerantieklasse (bereik 3).

De ruwheid van de snijrand is bij lasersnijden goed. Ten opzichte van andere thermische bewerkingen is er sprake van een minimale ruwheid. Om echter aan zeer scherpe ruwheidstoleranties te voldoen is het noodzakelijk om de randen te frezen. De ruwheid is in bijna alle gevallen echter voldoende en de dure nabewerking is dan ook niet nodig.

Belangrijke informatie over de mogelijkheden van lasersnijden

Bij de keuze voor het uitbesteden van lasersnijden is het belangrijk om een aantal mogelijkheden en beperkingen van het lasersnijden te kennen. Op deze manier is het mogelijk om het beste resultaat te behalen binnen de grenzen van de lasersnijtechniek.

Minimale gatdiameter

Bij het lasersnijden van gaten is het belangrijk om rekening te houden met de minimale gatdiameter. Dit is de kleinst mogelijke diameter waarbij er nog garanties op de vorm en tolerantie gegeven kunnen worden. De minimale gatdiameters zijn afhankelijk van de plaatdikte van het materiaal. Deze waarden zijn terug te vinden in de onderstaande tabel.

Plaatdikte (in mm)	1	1.5	2	2.5	3	4	5	6	7	8	10	12	15
Min. gatdiameter (in mm)	0.50	0.75	1.00	1.25	1.50	2.00	2.00	2.00	2.00	2.50	2.50	4.50	8.00

Wanneer de gatdiameters kleiner zijn dan de waardes in deze tabel dan is het noodzakelijk om de gaten te boren. De positie van het gat kan dan aangegeven worden door deze te lasergraveren.

Snijsnelheid van lasersnijden

De tijd die nodig is om een bepaalde contourlengte af te leggen wordt de snijsnelheid genoemd. De kosten voor lasersnijden zijn voor een groot deel gebaseerd op de snijsnelheid. De snelheid wordt sterk beïnvloed door drie factoren:

• Hoe groter de plaatdikte, hoe meer tijd er nodig is om de plaat door te snijden.
• Voor het aanbrengen van gaten is meer tijd nodig, ook wel insteektijd genoemd.
• Hoe meer hoeken en bochten, hoe lager de snijsnelheid.

Plaatafmeting en plaatdikte

De maximale plaatafmeting is vooral afhankelijk van de machinecapaciteit van de leverancier. Er bestaan twee type lasersnijmachines: portaallasers en wisselbedsnijmachines. De portaallasers hebben een vaste snijtafel. De afmeting van deze tafels is vele maten groter. Bij Tosec plaatbewerking is de maximale afmeting voor lasersnijden 20 x 3 meter.

De maximale plaatdikte is afhankelijk van het vermogen van de lasersnijmachines. Onze portaallaser heeft een vermogen van 3000 watt voor het lasersnijden van staal tot 15 mm dik tot een afmeting van 20.000 x 3.000 mm. Op de 5000 watt lasersnijmachine is het mogelijk om staal tot 25 mm dik te lasersnijden tot een afmeting van 6 x 2 meter. Voor het lasersnijden van roestvast staal en aluminium zijn de maximale plaatdiktes 20 mm en 12 mm.

Techniek. Lasersnijden en de lasersnijmachine

Lasersnijden is mogelijk door gebruik van complexe machines met daarin veel moderne techniek. Zo bestaan er diverse mogelijkheden voor het beladen van de machine, voor het transport van de laserstraal en voor de aansturing van de machine. Bovendien komen er steeds nieuwe technieken bij. Zoals fiberlasers, coolline en brightline.

CNC Lasersnijden

De nauwkeurigheid van het lasersnijden is naast de aanwezige hardware ook sterk afhankelijk van CNC-programma’s. CNC staat voor Computer Numerical Control. De afmeting en de positie van de plaat worden nauwkeurig bepaald door meetapparatuur. Hierdoor worden erg nauwkeurige toleranties behaald. CNC-lasersnijden heeft een aantal voordelen.

• Door het inladen van meerdere programma’s kan de machine voor langere tijd en onbemand lasersnijden.
• Omdat de tekeningen digitaal ingeladen zijn, is het mogelijk om meerdere snijopdrachten slim te nesten en restmateriaal te beperken.
• Graveringen en andere bijzonderheden kunnen in het programma opgenomen worden. Tijdens het lasersnijden wordt hier rekening mee gehouden.

Nieuwe technologieën: fiberlasers, Coolline en Brightline

Lasertechnologie is nog steeds volop in ontwikkeling. Steeds wordt gezocht naar methoden om nauwkeuriger te snijden, de kwaliteit te verbeteren, grotere plaatdiktes te kunnen bewerken of hogere snelheden te behalen. De volgende technieken hebben hieraan een bijdrage geleverd:

• Coolline is een optimalisatie van het snijproces om de kwaliteit van het lasersnijwerk te verbeteren. Tijdens de bewerking wordt er met behulp van speciale nozzles aan de snijkop een waterdamp rondom de waterstraal gesprayd. Het werkstuk wordt tijdens het lasersnijden gekoeld en blijft de temperatuur constant. Dit verhoogt de proceszekerheid en maakt het mogelijk om complexere onderdelen te snijden.
• Brightline is een techniek voor een optimale randkwaliteit in zowel staal als RVS. De ruwheid van de snijrand neemt af en de haaksheid neemt toe. Vooral in dikkere staalkwaliteiten is de snijkwaliteit zo goed dat er geen nabewerkingen nodig zijn.
• Fiberlaser is opkomende techniek in lasersnijmachines. De laserstraal wordt met behulp van optische kabels naar de snijkop gestuurd. Fiberlasers hebben een hogere snijsnelheid.

Toleranties voor lasersnijden van plaatwerk

Tosec levert snijwerk volgens de internationale EN-ISO 9013-221 norm. Deze is van toepassing op materialen die geschikt zijn voor autogeen snijbranden, plasmasnijden en lasersnijden. Het is van toepassing op autogeensnijwerk van 3 mm tot 300 mm, plasmasnijwerk van 1 mm tot 150 mm en lasersnijwerk van 0,5 mm tot 40 mm. De ISO 9013-221 omvat ook de geometrische productspecificaties en toleranties op de kwaliteit.

Bij lasersnijden is de tolerantie van het snijwerk vaak heel belangrijk. Doorgaans geldt, hoe groter en dikker het plaatwerk, hoe groter de afwijking van het lasersnijwerk. In de onderstaande tabel worden de afwijkingen voor lasersnijden bij Tosec gegeven:

Materiaaldikte (mm)		Nominale maat (mm) >
		> 0	> 3	> 10	> 35	> 125	> 315	> 1000	> 2000
		< 3	<10	< 35	< 125	< 315	< 1000	< 2000	< 4000
		Afwijking (mm) >
> 1	< 3,15	± 0,1	± 0,2	± 0,2	± 0,3	± 0,4	± 0,4	± 0,4	± 0,4
> 3,15	< 6,3	± 0,3	± 0,3	± 0,4	± 0,4	± 0,5	± 0,5	± 0,5	± 0,6
> 6,3	< 10	–	± 0,5	± 0,6	± 0,6	± 0,7	± 0,7	± 0,7	± 0,8
> 10	< 25	–	± 0,6	± 0,7	± 0,7	± 0,8	± 1,0	± 1,6	± 2,5