Härten von Stanzblechen

Ein tschechischer Hersteller von Stanzblechen wandte sich an uns mit der Anfrage nach einem Laser, der sich zum Härten der Schneidkanten von Stanzblechen eignet. Teil des Auftrags war auch die genaue Festlegung der Härtetemperatur, der Größe der Arbeitsfläche und der minimal erforderlichen Arbeitsgeschwindigkeit. Da der Kunde über umfangreiche Erfahrungen mit dem Laserhärten seiner Werkzeuge verfügt, waren alle Anforderungen völlig klar und konkret und zielten auf ein einziges Ziel ab: Nach der Integration des Laser-Subsystems in die Produktionslinie eine leistungsstarke und robuste Lösung für das Laserhärten mit höchster Fertigungsqualität zu erhalten.

Tests

Das Prinzip des Laserhärtens besteht in der schnellen Erwärmung des Materials auf die Härtetemperatur, und jede Abweichung von dieser Temperatur führt zur zur Unbrauchbarkeit des gesamten bereits fertiggestellten Stanzblechs. Gleichzeitig muss eine konstante Breite des Laserstrahls über die gesamte Arbeitsfläche der Maschine sowie zahlreiche weitere Anforderungen eingehalten werden. Aus diesem Grund haben wir für diese Arbeit die folgende Laserkonfiguration gewählt:

Diodenlaser Coherent Compact SE

Der luftgekühlte Diodenlaser Coherent Compact SE ist Teil der kompletten Diodenlaser-Baureihe Coherent Compact. Die maximale Laserleistung beträgt 100 W bei einer Wellenlänge von 980 nm. Die Laserquelle ist luftgekühlt, was ihre Integration in Fertigungslinien erleichtert; zudem ermöglicht ihre Konstruktion den Einsatz als eigenständiges Modul oder den Einbau in ein 19-Zoll-Rack.

Prozesskopf PHF50

Der leichte, modulare Prozesskopf Coherent PHF50 ist für Lasersysteme mit geringer Leistung ausgelegt. Sein Vorteil ist die Verfügbarkeit einer Vielzahl von Erweiterungsmodulen wie Pyrometer, Inline-Kamera oder Objektive mit unterschiedlichen optischen Parametern.

Der Laser im Anwendungslabor von Coherent ist mit einem in der Z-Achse beweglichen Prozesskopf ausgestattet, die Bewegung in der X- und Y-Achse wird durch die Bewegung des Arbeitstisches gewährleistet.Der gesamte Härtungsprozess wurde mit einer Inline-Kamera überwacht. Das Erreichen und Aufrechterhalten der Härtetemperatur wurde durch ein integriertes Pyrometer mit Rückkopplung kontrolliert – das Pyrometer kann die Leistung der Laserquelle direkt regulieren.

Fazit

Die erforderlichen Härtetemperaturen bei der gewünschten Geschwindigkeit lassen sich mit einer ausreichenden Leistungsreserve der jeweiligen Laserquelle und der optischen Konfiguration erreichen. Bei einer Erhöhung der Laserleistung muss jedoch der Emissionsfaktor des Materials bestimmt werden, um dessen Überhitzung zu vermeiden.

Anmerkung des Labors: Angesichts der Größe des Arbeitspunkts von 0,3 mm muss bei der Arbeit eine präzise Ausrichtung des Laserstrahls auf die zu härtende Schneide gewährleistet werden. Jede Abweichung wirkt sich direkt auf das Härtungsergebnis aus.