Laserski, vodeni i plazma rezači

Što stroj za rezanje traži od geometrije

Stroj za rezanje vodi glavu po ravnini i uključuje ili isključuje zraku, mlaz ili luk. Sve što mu treba jest popis krivulja po kojima će ići. Zbog toga se model ne predaje kao tijelo nego kao 2D geometrija, najčešće u formatu DXF, rjeđe DWG ili u nekom od zapisa koje podržava upravljanje stroja. Za limeni poklopac L-3 ta geometrija nastaje iz razvijenog oblika limenog dijela, a za ravnu ploču izravno iz obrisa.

Prvi je zahtjev zatvorenost. Svaki obris mora biti sklopljena petlja bez rupa i bez preklopa. Razmak od dvije stotinke milimetra između kraja jedne i početka druge linije čovjeku je nevidljiv, a stroju je otvorena krivulja: on tada ne zna što je unutra, a što vani, pa kompenzaciju putanje ne može izračunati ili je izračuna na pogrešnu stranu.

Druga su skupina pogrešaka udvostručene linije. One nastaju kada se obris crta preko postojećeg ili kada se dva dijela slože tako da im se rubovi poklope. Stroj tada isti rez izvodi dvaput: gubi vrijeme, a drugi prolaz širi rez i kvari brid. Treća je skupina mjerilo i jedinice: DXF ne nosi pouzdan podatak o jedinicama, pa se uz datoteku uvijek šalje jedna kontrolna mjera.

Širina reza i kompenzacija putanje

Nijedan postupak rezanja ne odvaja materijal po crti bez debljine. Zraka, mlaz ili luk odnose traku materijala određene širine, koja se zove širina reza. Ona iznosi oko 0,1 do 0,3 mm za laser, oko 0,8 do 1,2 mm za vodeni mlaz s abrazivom i 1,5 do 4 mm za plazmu, a raste s debljinom lima.

Ako bi stroj vodio središte zrake točno po nazivnom obrisu, pola bi širine reza otišlo s otpadnog dijela, a pola s komada. Vanjska mjera dijela ispala bi manja za punu širinu reza, a svaki provrt veći za istu vrijednost. Zato se putanja kompenzira: pomiče se za polovicu širine reza — kod vanjskih obrisa prema van, kod unutarnjih prema unutra.

Kompenzaciju najčešće postavlja program za pripremu rezanja, na temelju upisane širine reza za odabrani materijal i debljinu. Konstruktor time ne upravlja, ali mora znati da postoji: geometrija koja se predaje stroju uvijek je nazivna, nikada pomaknuta. Dvostruka kompenzacija — jednom u modelu, drugi put na stroju — česta je pogreška i vidi se odmah, jer dio ispadne prevelik za punu širinu reza.

Ulazi i izlazi reza, mostovi i redoslijed

Rez ne smije početi na samom obrisu. Na mjestu gdje zraka probija materijal nastaje udubina veća od širine reza, s natopljenim rubom i troskom. Zato se svaki obris počinje ulazom — kratkim ravnim ili lučnim odsječkom koji vodi iz otpadnog područja na obris. Na kraju se, kod debljih materijala, dodaje i izlaz, da se mjesto spajanja ne nađe na samom bridu.

Redoslijed je također pravilo, a ne ukus. Prvo se režu unutarnji obrisi — provrti i otvori — dok je komad još čvrsto povezan s tablom. Tek se na kraju reže vanjski obris. Obrnutim redoslijedom komad se odvoji prije nego što se u njemu izrežu provrti, pa se pomakne ili propadne.

Mali komadi imaju dodatnu poteškoću: čim se vanjski obris zatvori, dio propadne u rešetku stola ili se nagne i udari u glavu. Zato se ostavljaju mostovi — kratki neizrezani odsječci obrisa, tipično 0,3 do 1 mm, koji komad drže na tabli dok se ne završi cijeli program. Mostovi se poslije lome ili izbrušavaju, pa se postavljaju na rubove koji nisu mjerodavni.

Tri postupka: laser, vodeni mlaz i plazma

Laserski rez nastaje taljenjem i isparavanjem materijala u vrlo uskoj zoni, uz mlaz plina koji izbacuje talinu. Daje najuži rez, najtočniji i najčišći brid te najveću brzinu na tankim limovima. Vlaknasti laseri režu i visokoreflektirajuće materijale, bakar i mesing, što je ranijim izvedbama bio problem. Granica je debljina: iznad dvadesetak milimetara čelika postaje spor i nepovoljan.

Vodeni mlaz reže mehanički, česticama abraziva u vodi pod vrlo visokim tlakom. Nema toplinskog utjecaja, pa se struktura materijala uz rez ne mijenja i dio se ne izobliči. Reže praktički sve: kaljeni čelik, titan, kamen, staklo, kompozite i slojevite materijale. Plaća se brzinom, širinom reza i cijenom abraziva, a na velikim debljinama rez postaje blago stožast.

Plazma reže električnim lukom koji ionizira plin i tali metal. Najbrža je i najjeftinija za srednje i veće debljine vodljivih materijala, ali daje najširi rez, najveću zonu toplinskog utjecaja i kosinu na bridu. Koristi se ondje gdje se dio ionako naknadno obrađuje ili gdje točnost brida nije mjerodavna.

Toplinski utjecaj i posljedice na dio

Laser i plazma u materijal unose toplinu. Uz sam rez nastaje zona toplinskog utjecaja, uski pojas u kojem se struktura promijenila: kod čelika se otvrdne, kod aluminija se promijeni stanje nakon toplinske obrade. Zona je kod lasera široka desetinke milimetra, kod plazme i po nekoliko milimetara. Praktična posljedica je da se u toj zoni teže buši, teže savija i da se ondje lakše pojavi pukotina.

Unos topline uzrokuje i izobličenje. Tanak lim s mnogo bliskih rezova zna se izviti jer se materijal oko reza skuplja pri hlađenju. Zato se veliki otvori ne režu jedan do drugoga u nizu nego se redoslijed rasporedi tako da se toplina raspodijeli po tabli, a kod osobito osjetljivih dijelova ostavljaju se i veći razmaci među komadima.

Za limeni poklopac L-3 to je izravno važno. Njegov razvijeni oblik računa se iz debljine 2 mm, radijusa savijanja 2 mm i K-faktora 0,44, a savija se pod 90°. Ako linija savijanja padne preblizu rezanom bridu ili, još gore, preko traga mosta, lim će se pri savijanju raspuknuti upravo ondje. Zato se razmak linije savijanja od ruba i od provrta provjerava još u modelu, prije nego što se razvijeni oblik izveze.

Izbor postupka i priprema table

Izbor se u praksi svodi na četiri pitanja. Koji materijal? Ako nije vodljiv, plazma otpada; ako se ne smije zagrijati, ostaje vodeni mlaz. Koja debljina? Do desetak milimetara laser je gotovo uvijek najbrži i najjeftiniji. Kolika točnost? Ako se brid kotira s odstupanjem manjim od pola milimetra, plazma ne dolazi u obzir. Kolika serija? Kod velikih serija razlika u brzini prevagne nad razlikom u cijeni stroja.

Kada je postupak izabran, ostaje priprema table. Ugniježđivanje je slaganje komada na tabli tako da se iskoristi što veći dio materijala. Program ga obavlja automatski, ali uz pravila koja zadaje pripremljač: najmanji razmak između komada, razmak od ruba table i, kod limova s valjanim smjerom ili uzorkom, dopušteni smjer okretanja komada.

Iskoristivost table mjeri se odnosom površine komada i površine table i najvažniji je pojedinačni podatak u cijeni rezanja, često i važniji od brzine stroja. Zato se komadi različitih narudžbi slažu zajedno, manji se smještaju u otvore većih, a ostatak table se čuva kao ostatak s poznatim mjerama.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.