Svejseforberedelse er et af de mest arbejdskrævende trin i tung fabrikation. Dele skæres firkantet og flyttes derefter til en sliber, en affasningsmaskine eller en fræsestation, så kanterne kan klare en fuld penetrationssvejsning. Hver bevægelse øger håndteringstid og en risiko for fejl. Laseraffasningsskæring folder, der træder ind i selve snittet, hvilket er grunden til, at producenter af konstruktionsstål, trykbeholdere og tungt udstyr anvender det.
Fasetyper: V, Y, X og K
De 4 almindelige smigformer er opkaldt efter den profil, de efterlader på kanten. Den rigtige afhænger af pladetykkelsen, om samlingen kan svejses fra den ene side eller begge, og hvad svejseproceduren kræver.
| Skråtype | Geometri | Typisk brug | Svejseside | Mål |
|---|---|---|---|---|
| V (eller A) | Et vinklet snit gennem hele tykkelsen; A er det samme snit fra undersiden | Tynd til mellemstor plade svejset fra den ene side | En side | Skråvinkel, kontrolleret med en vinkelmåler |
| Y | Vinklet snit med en lige lodret flade (rodflade) i bunden | Fuld penetrationssvejsninger, hvor roden har brug for støtte | En side | Land h8 og skråvinkel |
| X | 2 vinklede snit, top og bund, der mødes i midten | Tykkere plade svejset fra begge sider for at reducere deformation og fyldstof | Begge sider | Øverste og nederste vinkler og deres mødepunkt |
| K | Øverste og nederste facet med et lodret område imellem dem | Tung plade, der kræver svejsninger på begge sider med en defineret rod | Begge sider | Begge vinkler plus landhøjde |
Et par praktiske regler styrer valget:
⦿ Enkeltsidede V- og Y-faser passer til samlinger, der kun kan nås fra én side, eller tyndere plader, hvor én overkørsel fylder noten.
⦿ Dobbeltsidede X- og K-faser bruger mindre fyldstof på tykke plader og balancerer forvrængning, fordi varmen kommer ind fra begge flader.
⦿ Et land, som på Y- og K-faser, giver rodsædet noget at smelte sammen imod og reducerer gennembrænding.
⦿ Smigvinkler til svejseforberedelse ligger almindeligvis mellem 20 og 45 grader, med 30 til 37.5 grader som et hyppigt valg.
Sporgeometrien til kodearbejde er fastsat af svejseprocedurespecifikationen, ikke af skæremaskinen. Programmér altid smig, så de matcher den procedure, dine svejsere er kvalificerede til, og bekræft, om den gældende kode kræver, at termisk skårne overflader rengøres før svejsning.
Hvordan 3D Skrå hoveder arbejde
Et standardlaserhoved skærer lige ned. Et skråskråhoved tilføjer 2 roterende akser, der vipper og roterer dysen, så strålen kan trænge ind i materialet i en vinkel, mens maskinen følger emnets kontur. Kombineret med den sædvanlige X-, Y- og Z-bevægelse giver det 5 bevægelsesakser, hvilket er grunden til, at disse systemer ofte beskrives som 3D eller 5-akset laserskråskæring.
Styringssoftwaren koordinerer alle 5 akser, så dysen holder den rette vinkel og afstand omkring hjørner og kurver. Gode systemer kalibrerer også værktøjets midtpunkt automatisk, fordi en lille fejl i hovedets geometri bliver til en synlig fejl i smigvinklen og -landingen. Smighoveder på nuværende maskiner dækker typisk ±45 grader, og nogle strækker sig lidt ud over det.
Hvorfor tykkelsesgrænserne er lavere ved affasning
Et vinklet snit går gennem mere metal end et lige snit. Den effektive snitlængde er lig med pladetykkelsen divideret med cosinus af skråvinklen:
Ved 30 grader skærer strålen igennem cirka 1.15 gange pladetykkelsen.
Ved 45 grader skærer den igennem cirka 1.41 gange pladetykkelsen, så en 20 mm plade opfører sig som cirka 28 mm.
Derfor angiver et publiceret affasningshoved direkte affasning på op til omkring 35 til 40 mm afhængigt af vinklen, men kun omkring 28 mm for en fuld 45-graders affasning. Højere lasereffekt udvider disse grænser, og værksteder, der affaser tykke plader, har en tendens til at vælge kraftige fiberlaserskæremaskiner med rammestivhed for at opretholde skråningsnøjagtighed på tværs af store plader.
Programmering og indlejring af affasede dele
Småtskårne dele kræver lidt mere planlægning end ligeskårne dele. Fordi bjælken forlader den øverste overflade i en vinkel, sidder snittet på undersiden forskudt i forhold til den øverste kontur, så delene kræver mere afstand i reden, og fælleslinjeskæring sker normalt uden for bordet. Indføringer og hjørnehåndtering ændrer sig også, da hovedet skal omorienteres ved skarpe hjørner uden at udhule smætten.
De fleste kontroller med affasning lader programmøren tildele en affasningstype, vinkel og landing til hver kant af et emne og holde lige kanter på det samme emne lodret. Denne blandede tilgang er det, der gør det muligt at få en enkelt bundplade af bordet med firkantede sider, affasede svejsekanter og bolthuller i ét program.
Laser vs. plasma vs. fræsning til affasninger
Laser er ikke den eneste måde at lave affasning på. Plasma-affasningshoveder er blevet brugt på tykke plader i årevis, og fræsere eller dedikerede kantaffasningsmaskiner er fortsat referencen for præcision. Hver især har sin plads:
| faktor | Laser-fasning | Plasma-fasning | Fræsning | Mål |
|---|---|---|---|---|
| Skråningsnøjagtighed | Høj; lille snit og snæver vinkelkontrol | Godt, med et bredere skær og mere vinkelvariation | Højeste, bearbejdede overflade | Vinkel- og landafvigelse på tværs af en batch |
| Varmepåvirket zone | Small | Større | Ingen | HAZ-bredde på en sektioneret prøve |
| Tykkelsesområde | Bedst op til omkring 25 til 40 mm, mindre ved 45 grader | Strækker sig ind i en tungere plade | Enhver tykkelse, langsomt | Maksimal tykkelse ved din skråvinkel |
| Process trin | Skær og affas i én arbejdsgang | Skær og affas i én arbejdsgang | Separat operation efter skæring | Håndteringstrin pr. del |
| Kapitalomkostninger | Højeste | Sænk | Moderat pr. maskine | Installeret pris i forhold til sparet arbejdskraft |
Fabrikanter formulerer ofte kompromisset enkelt: Hvis hver smig stadig skal til svejseren, før svejseren accepterer den, har smighovedet ikke tjent sig selv hjem. Laserskårne smig har en tendens til at vinde, hvor vinkel og konsistens på svejsefladen er vigtig, fordi en tæt pasform reducerer behovet for tilsatsmateriale og reparationssvejsninger. Test på 12 mm konstruktionsstål har vist, at laserskårne smig producerer en mindre varmepåvirket zone end andre termiske processer, hvilket gavnede den færdige svejsning.
Plasma er fortsat den praktiske løsning til meget tykke plader og mere ru strukturarbejde, som beskrevet i oversigten over Laserskæring vs. plasmaskæremaskinerFræsning giver stadig mening til de snævreste tolerancer eller til dele, der alligevel skal bearbejdes. Til de fleste svejseforberedelser til mellemstore plader dækker et laserskråningshoved nu jobbet i én arbejdsgang.
Skærekvalitet på smig kræver et lidt andet øje end på lige snit. Slagger har tendens til at samle sig på den nederste, spidse side af et vinklet snit, og overfladen på Y- og K-smig skal forblive firkantet og i den rigtige størrelse for at rodstrengen kan fungere. Dysevalg, gastryk og skærehastighed justeres pr. vinkel, og gode maskiner gemmer disse indstillinger i et smigprocesbibliotek, så operatørerne ikke starter forfra på hvert job.
Plade- og arkbeskæring vs. rørbeskæring
Pladeaffasning
På en plan plade følger affasningshovedet emnets omrids på tværs af lejet. Typiske arbejdsområder for pladeaffasning går fra ca. 8 til 40 mm på blødt stål, 6 til 25 mm på rustfrit stål og 6 til 20 mm på aluminium, afhængigt af lasereffekt og affasningsvinkel. Dele som flanger, foldeknuder, bundplader og trykbeholdersektioner leveres fra bordet med svejsekanter, der allerede er dannet. Værksteder, der skærer denne type konstruktions- og pladestål se de tydeligste arbejdsbesparelser.
Rør- og røraffasning
Rørfasning tilføjer rotation til ligningen. Røret drejer i borepatroner, mens hovedet vipper, så maskinen kan skære endefasninger, sadelsamlinger og fiskemundingsprofiler, hvor et rør møder et andet. Typiske rørfasningsområder dækker diametre fra omkring 20 til 220 mm med vægtykkelser på op til cirka 8 mm og større på større maskiner. 3D rørlaserskæremaskine håndterer disse samlinger i én opsætning, hvilket erstatter den manuelle markering, savning og slibning, der normalt er nødvendig til montering af rør og ramme.
Rørarbejde kræver også god støtte. Design med flere borepatroner og følgestøtter forhindrer lange rør i at hænge eller piske, mens de roterer, hvilket er endnu vigtigere, når hovedet er vippet. Værksteder, der skærer rør uden smig i dag, starter ofte med en fiber laser rør skæremaskine og gå over til en affasningsmodel, når svejseforberedelse bliver flaskehalsen. Formede eller 3-dimensionelle dele, der skal trimmes såvel som affasning, er et job for 3D robotfiberlaserskæremaskiner.
Hvor smigskæring betaler sig
⦿ Konstruktionsstål: bundplader, foldeknuder og forbindelsesplader med svejseforberedelser skåret i én arbejdsgang.
⦿ Trykbeholdere og tanke: forberedelse af skal og dyse, hvor ensartet rillegeometri understøtter kvalificerede procedurer.
⦿ Tungt udstyr: rammer og bomme med mange tykke pladesvejsninger og gentagne varenumre.
⦿ Rør- og rammefremstilling: rørendefasninger og sadelsamlinger, der ellers kræver manuel udlægning og slibning.
Den fælles tråd er mængden af svejsede samlinger. Jo flere smig et værksted sliber i hånden hver uge, desto hurtigere tjener et smighoved sig tilbage. Ensartede smig gør også det næste trin lettere, uanset om delene går til manuelle svejsere, robotter eller lasersvejsemaskiner som afhænger af en tæt pasform.
Et simpelt arbejdsestimat
Forestil dig et illustrativt værksted, der sliber svejseforberedelser på 200 dele om ugen med en hastighed på omkring ti minutter pr. del. Det er mere end 30 timers slibning hver uge, før der efterbearbejdes smig, der kommer ujævnt ud. Hvis et smighoved flytter de fleste af disse dele til skærebordet, er de sparede timer tæt på en fuldtidsstilling, og de resterende smig ankommer mere ensartet for svejserne. Erstat antallet af dele og minutter med dine egne tal for at se, hvor afkastet lander.
Tjekliste til smigskæring
✔ Angiv de smigtyper, vinkler og landhøjder, som dine svejseprocedurer specificerer.
✔ Sammenlign dine tykkeste affasede dele med maskinens nominelle tykkelse ved din stejleste vinkel.
✔ Mål hvor mange timer om ugen der går med til slibning eller fræsning af svejsninger i dag.
✔ Bekræft automatisk hovedkalibrering og affasningsprogrammering i styresoftwaren.
✔ Klip testkuponer ud og få dem kontrolleret i forhold til din procedure, før du flytter produktionen.
Skær svejseklare affasninger i én arbejdsgang
Se specifikationerne, skråningsområde og rørkapacitet for 3D rørlaserskæremaskine, og få et gratis tilbud baseret på dine rørstørrelser, pladetykkelser og krav til svejseforberedelse.
