Messing heeft een luxe uitstraling en laat zich goed bewerken. Daarom zie je het overal terug in prototypes. We zien het gebruikt worden voor naamplaatjes, sierlijsten en elektrische onderdelen. Het wordt ook gebruikt voor beslag dat bestand moet zijn tegen corrosie. Het probleem is simpel: messing is ook een van de moeilijkst te lasersnijden plaatmetalen.
Bij Yonglihao Machinery zijn we een bedrijf dat prototypeproductiediensten levert. Lasersnijden is een van onze belangrijkste processen. Wanneer klanten messing projecten bij ons aanleveren, willen ze meestal twee dingen: een strakke rand en nauwkeurige details. Deze handleiding beschrijft onze aanpak voor het lasersnijden van messing met fiberlasers. Het behandelt de belangrijkste parameters en hoe veelvoorkomende problemen op te lossen die leiden tot tijdverlies en afgekeurde onderdelen.
Wat is lasersnijden van messing?
Het lasersnijden van messing is een thermisch proces. Een gefocusseerde laserstraal smelt het messing. Vervolgens blaast een hulpgas het gesmolten metaal uit het snijpad, ofwel de snijgroef. Dit gas is niet optioneel voor messing; het maakt de snede mogelijk en zorgt voor herhaalbaarheid. Het proces is contactloos. Dit betekent dat de plaat niet wordt gebogen of beschadigd zoals bij knippen of ponsen.
In de praktijk, lasersnijden Het is uitstekend geschikt voor messing prototypes. Het maakt fijne details, snelle aanpassingen en consistente vormen van onderdeel tot onderdeel mogelijk. Het nadeel is dat messing zich anders gedraagt dan zacht staal. Als je messing behandelt zoals elk ander metaal, zul je problemen ondervinden met instabiel doorboren, slakken, bramen en mislukte sneden.
Verder lezen: Top 7 materialen voor lasersnijden
Waarom is messing lastig te lasersnijden?
Hoge reflectiviteit en risico op terugkaatsing
Messing is zeer reflecterend, voornamelijk vanwege het kopergehalte. Deze reflectiviteit verlaagt de hoeveelheid laserenergie die het oppervlak aan het begin van een snede absorbeert. Het verhoogt ook het risico dat energie terugkaatst naar de optiek en de laserbron van de machine.
Dit maakt het snijden van messing zowel een uitdaging op het gebied van kwaliteit als processtabiliteit. Als de eerste smeltbad snel ontstaat, neemt de reflectiviteit af. Het snijproces wordt dan stabieler. Als het smeltbad langzaam ontstaat, kan het proces schommelen tussen gedeeltelijk smelten en reflectie. Dit is waar de meeste problemen beginnen.
Lage absorptie vóór de eerste smelt
Voordat messing smelt, absorbeert het minder laserenergie dan veel andere metalen. Dit betekent dat het begin cruciaal is: het doorboren van het materiaal en het creëren van een stabiel snijpad. Zodra messing gesmolten is, absorbeert het energie beter. Het snijden kan dan soepel verlopen als je het smeltproces goed in stand houdt en het materiaal correct afvoert.
Dit verklaart ook waarom "bijna doorsnijden" een veelvoorkomend probleem is bij messing. De snede kan er even goed uitzien en dan stoppen. Dit gebeurt als het smeltbad instort of de gasafvoer mislukt. Om de snede opnieuw te starten is vaak een tweede prik nodig, wat het slechtste scenario is voor stabiliteit en snijkwaliteit.
Warmteontwikkeling en vervorming bij dun messing
Messing geleidt warmte zeer goed. Op dunne platen kan warmte zich snel verspreiden. Dit kan leiden tot plaatselijke kromtrekking, verkleuring van de randen en veranderingen in de afmetingen van kleine details. Bij dikkere platen speelt warmte minder een rol bij kromtrekking. Het gaat er dan meer om hoe schoon je het gesmolten metaal van de snede kunt verwijderen.
Bij prototypes is vervorming vaak een verborgen probleem. Een onderdeel lijkt misschien door te snijden, maar kleine lipjes komen omhoog. Gaten kunnen iets verschuiven of hoeken kunnen meer afgerond zijn dan gewenst. De oplossing is zelden een kwestie van één enkele instelling. Het is meestal een combinatie van de snijvolgorde, de prestaties van het hulpgas en de manier waarop je de plaat ondersteunt.
Waarom gebruiken we fiberlasers voor messing onderdelen?
Kortere golflengte verbetert energiekoppeling
Voor messing zijn fiberlasers vaak de meest praktische keuze. Hun golflengte wordt beter door metalen geabsorbeerd dan de langere golflengte van CO₂-systemen. Betere absorptie zorgt ervoor dat de eerste smeltlaag sneller ontstaat. Dit moment bepaalt of het werkstuk stabiel zal zijn of een cyclus van reflectie en mislukking zal worden.
Bij prototypewerk is een betrouwbare start net zo belangrijk als de snijsnelheid. Een stabiele doorboring en een consistent snijpad besparen meer tijd dan proberen om net iets sneller te gaan.
Hogere vermogensdichtheid verkort de doorboortijd.
Vermogensdichtheid is de hoeveelheid energie die op een klein punt geconcentreerd is. Het bepaalt hoe snel messing van vaste naar vloeibare toestand overgaat op het punt waar het materiaal wordt doorboord. Een hogere vermogensdichtheid verkort de tijd dat het materiaal sterk reflecterend is. Dit verkleint de kans op een instabiele doorboring en helpt de optiek van de machine te beschermen.
Dit verklaart ook waarom het benodigde vermogen snel toeneemt met de dikte. Als je niet genoeg vermogen hebt om snel te doorboren, kun je het messing misschien nog wel doorsnijden. Maar je proces zal gevoelig zijn en een smalle marge hebben voor succes. In de productie betekent een smalle marge meer afgekeurde onderdelen.
Wat dit verandert aan de randkwaliteit en herhaalbaarheid
Een fiberlaser verwijdert niet alle bramen of slakken. Maar hij biedt wel een breder en stabieler snijvenster. Met een stabiel venster kunt u zich concentreren op wat belangrijk is voor prototypes: strakke randen, kleine details en herhaalbare afmetingen. Het helpt u ook om de door warmte beïnvloede zone klein te houden wanneer u de juiste focus en een sterk hulpgas gebruikt.
Kortom, met fiberlasers kunt u uw tijd besteden aan het verbeteren van de kwaliteit, in plaats van alleen maar bezig te zijn met het continu snijden.
Verder lezen: Soorten lasersnijders
Belangrijke instelvariabelen en startparameters
Het snijden van messing lukt het beste wanneer je een paar variabelen zeer nauwkeurig controleert. Wij beschouwen deze als de "proceshendels" die bepalen of een snede schoon, consistent en veilig is.
Laservermogen versus messingdikte
Gebruik het hoogst haalbare vermogen dat uw systeem veilig kan leveren voor de dikte die u wilt snijden. Een hoger vermogen verkort de tijd die nodig is om het messing te smelten. Dit verkort de reflectiefase en zorgt voor een stabielere snede. Een instelling van 1000 W is bijvoorbeeld voldoende voor messing van 0,04 inch. Voor messing van 0,25 inch is vaak een instelling van 4000 W nodig, afhankelijk van de machine en de gasconfiguratie.
Vermogen alleen is niet het hele verhaal. Als je het vermogen verhoogt zonder de snelheid, focus en gastoevoer aan te passen, kan er te veel smelt ontstaan, een bredere snede of verkleurde randen. Zie vermogen als de factor die zorgt voor stabiliteit. Gebruik vervolgens de andere instellingen om de snijkwaliteit te verbeteren.
Snijsnelheid
Een iets lagere snijsnelheid maakt het snijden van messing vaak stabieler. Een goed uitgangspunt is ongeveer 10–15% onder de maximale snelheid die uw systeem voor die dikte aankan. Het doel is om te voorkomen dat het snijden stopt. Het opnieuw doorboren van messing is waar veel kwaliteits- en veiligheidsproblemen beginnen.
Langzamer betekent niet "kruipen". Als je te langzaam gaat, ontstaat er warmte, verkleuren de randen en kan er meer slakvorming optreden doordat de smeltpool te groot wordt. De juiste snelheid is er een die een constant snijpad en een gelijkmatige smeltafvoer garandeert.
Focuspositie
Bij messing is het belangrijk om de focus dicht bij het bovenoppervlak te houden, terwijl je toch een goede snede wilt maken. Een focus die meer naar boven gericht is, verhoogt de vermogensdichtheid waar de snede begint. Dit versnelt het initiële smelten en helpt bij het stabiliseren van de doorboring en de eerste snede. Het is ook gunstig voor fijn detailwerk, omdat de laserstraal geconcentreerd is aan het begin van de snede.
Als de focus te hoog of te laag is, zie je dat meestal meteen. Een te hoge focus kan leiden tot een slechte penetratie en een instabiele snede. Een te lage focus kan de bovenrand verbreden, de tapsheid vergroten en een rommelige smeltpoel creëren die het gas niet kan afvoeren.
Hulpgas
Bij de meeste messingbewerkingen is stikstof het standaard hulpgas. Het is inert en helpt bij het creëren van schone snijkanten met weinig oxidatie. Bij het snijden van messing heeft stikstof een mechanische functie. Het blaast gesmolten metaal uit de snede en voorkomt dat het zich opnieuw hecht. Wanneer de gastoevoer zwak is, wordt slakvorming een constant probleem.
Hogedrukspuiten is vaak nodig voor dikker messing, kleine sneden en hoogwaardige randen. De conditie, uitlijning en afstand van het spuitmondstuk tot het werkstuk zijn belangrijker dan veel teams denken. Als het spuitmondstuk versleten, scheef of vuil is, kunnen zelfs perfect afgestelde instellingen leiden tot slakvorming en bramen.
Snelle checklist voor de installatie (gebruik deze voordat u veel parameters tegelijk wijzigt):
- Controleer of het mondstuk schoon, gecentreerd en geschikt is voor de dikte van het te bewerken materiaal.
- Controleer of de hulpgasdruk stabiel blijft tijdens de stroming, niet alleen bij de regelaar.
- Begin met een hoog vermogen, een iets lagere snelheid en een focus die iets naar boven is gericht.
- Stabiliseer eerst de piercing, werk daarna aan de kwaliteit van de rand.
Onze praktische workflow voor het lasersnijden van messing
Bij prototypeontwikkeling worden consistente resultaten bereikt door een consistente workflow. Dit is het proces dat we volgen om het snijden van messing voorspelbaar te maken.
Ontwerp en bestandsvoorbereiding
Begin met het voorbereiden van het CAD-bestand voor de laser. Zeer krappe binnenhoeken, dunne wanden en kleine lipjes kunnen door de hitte vervormen of vervormen. Bij messing verzamelen kleine onderdelen ook meer warmte, dus je hebt schone gereedschapspaden en een slimme snijvolgorde nodig.
Voor precisieprototypes controleren we de belangrijkste tolerantiegebieden. We bepalen welke randen de beste kwaliteit vereisen en welke slechts een acceptabele kwaliteit nodig hebben. Deze keuze heeft invloed op de snelheid, de gasstrategie en of we kleine verbindingen toevoegen om beweging te voorkomen.
Materiaalvoorbereiding
Reinig het messing oppervlak om olie, vingerafdrukken en aanslag te verwijderen. Vuil en olie kunnen de manier waarop de eerste smeltlaag zich vormt beïnvloeden en verkleuring rond de snede versterken. Vlakheid is belangrijk, omdat de focus en de afstand van de nozzle alleen correct zijn als de plaat waterpas ligt.
De juiste opspanning is een stille, maar belangrijke factor voor de kwaliteit. Als de plaat tijdens het snijden omhoog komt, verschuift het focuspunt, wordt de gasstroom zwakker en kan de snede mislukken. Bij dun messing verminderen stabiele ondersteuning en goede steunlatten trillingen en helpen ze de warmte te verspreiden.
Doorboorstrategie voor reflecterend messing
Het doorboren is de fase met het hoogste risico. Het doel is om massief, reflecterend messing zo snel en veilig mogelijk om te zetten in een stabiele smeltpool. Een gecontroleerde doorboormethode, vaak met gefaseerde vermogensafgifte, kan spatten verminderen en de start stabiliseren.
Zodra de prik stabiel is, probeer dan zo continu mogelijk door te snijden. Vermijd stoppen en opnieuw beginnen op kritieke randen. Elke herstart werkt als een kleine prik en kan littekens, overtollig slakkenmateriaal of plaatselijke verkleuringen achterlaten.
Cut Execution and In-Process Checks
Tijdens het snijden letten we op drie dingen: het geluid van de snede, het uiterlijk van de rookpluim en de slakken op de teststukken. Een stabiele messing snede heeft meestal een constante rookpluim en een gelijkmatige uitstoting. Een instabiele snede sputtert, heeft intermitterende vonken of vertoont plotselinge veranderingen in de richting van de rookpluim.
Als we zien dat er slakken beginnen te ontstaan, passen we de gastoevoer en -snelheid aan voordat we het vermogen verhogen. Als het snijden begint te mislukken, verlagen we de snelheid iets en controleren we de focus en de uitlijning van de sproeier opnieuw. Het doel is om het proces te corrigeren voordat het tot een nieuwe doorboring leidt.
Nabewerking na het zagen
Zelfs bij perfect gesneden messing kunnen kleine randjes onvolkomenheden achterlaten. Ontbramen verwijdert scherpe randen en verbetert de pasvorm en het gevoel van de onderdelen. Reinigen verwijdert resten en helpt de messing look te herstellen, vooral bij onderdelen die tentoongesteld moeten worden.
Voor onderdelen die glanzend moeten blijven, is het raadzaam om na het reinigen een beschermende laag aan te brengen. Messing kan na verloop van tijd dof worden, en door het hanteren ervan gaat dit sneller. Bij prototypes richten we ons vaak eerst op schone, veilige randen. Daarna voegen we een beschermende laag toe als het project dat vereist.
Veelvoorkomende problemen
Als je de symptomen correct interpreteert, zal Brass je vertellen wat er mis is. De snelste manier om een probleem op te sporen is door het defect te koppelen aan de meest waarschijnlijke oorzaak. Pas vervolgens één instelling tegelijk aan.
Braamranden en ruwe randen
Braamvorming op messing duidt vaak op een instabiele smeltuitstoting. Het kan ook betekenen dat het snijpad instort. Controleer eerst de stikstoftoevoer en de staat van het mondstuk. Een slechte gasstroom veroorzaakt braamvorming, zelfs bij voldoende vermogen. Controleer vervolgens of de focuspositie zich nog steeds dicht bij het bovenoppervlak bevindt.
Als er bramen blijven ontstaan, verlaag dan de snelheid iets om te voorkomen dat het snijproces stopt. Als u de snelheid te veel verlaagt, kunnen de bramen in slakken veranderen. Breng kleine aanpassingen aan en test opnieuw op restmateriaal.
Slak/afval aan de onderrand
Slakvorming aan de onderrand wijst meestal op een zwakke werking van het hulpgas. Verhoog de stikstofdruk binnen de veilige limieten van uw machine. Controleer of het mondstuk goed is uitgelijnd en niet beschadigd is. Slakvorming kan ook toenemen als de snelheid te laag is en het smeltbad te groot wordt.
Als er alleen slakken in bepaalde gebieden ontstaan, kijk dan naar de warmteontwikkeling en de snijvolgorde. Het direct na elkaar bewerken van nabijgelegen onderdelen kan het gebied oververhitten en de manier waarop het metaal smelt beïnvloeden. Door de gereedschapspaden te spreiden of de volgorde aan te passen, kan dit worden verminderd.
Onvolledige sneden of het doven van sneden
Als het snijden stopt, is het belangrijkste doel om te voorkomen dat belangrijke randen opnieuw worden doorboord. Onvolledige sneden komen vaak voor wanneer de snelheid iets te hoog is voor het vermogen en de gastoevoer. Dit is vooral het geval als de plaat niet perfect vlak is.
Verlaag de snelheid iets. Controleer de scherpstelling en de afstand van de spuitmond, en zorg ervoor dat het printmateriaal goed ondersteund wordt. Als er problemen optreden in krappe hoeken of bij kleine details, verlaag dan de snelheid in de bocht of pas het printpad aan om de energie-input constant te houden.
Verkleuring of aanslag aan de rand
Verkleuring wordt meestal veroorzaakt door hitte. Verminder de hitte door de snelheid iets te verhogen, maar alleen als de snede stabiel blijft. Zorg voor een sterke stikstofstroom om het gesmolten metaal af te voeren. Een slechte gasstroom kan ervoor zorgen dat de hitte blijft hangen, omdat het metaal zich opnieuw hecht en opnieuw opwarmt.
Controleer ook hoe schoon het materiaal is. Oliën kunnen verbranden en vlekken achterlaten. Schoon plaatmateriaal en een goede nabewerking na het snijden kunnen het uiterlijk van uw onderdelen aanzienlijk verbeteren.
Kromtrekken bij dunne platen
Vervorming treedt op wanneer de warmte sneller oploopt dan het materiaal deze kan afvoeren. Verbeter de ondersteuning, wijzig de snijvolgorde om plaatselijke warmteontwikkeling te verminderen en vermijd het snijden van veel nauwe details in hetzelfde gebied direct achter elkaar. Bij dun messing kunnen zelfs kleine aanpassingen aan de instellingen de vlakheid beïnvloeden.
Als kromtrekken een probleem is, overweeg dan om kleine verbindingsstukjes aan te brengen om te voorkomen dat onderdelen tijdens het snijden naar beneden vallen of omhoog komen. Je kunt deze tijdens de afwerking verwijderen. Dit is vaak sneller dan tijdens het snijden te moeten worstelen met instabiele onderdelen.
Conclusie
Het nauwkeurig snijden van messing draait niet om één "magische instelling". Het gaat erom de reflectiefase te verkorten met een snelle, stabiele penetratie. Dit vereist een consistente snede in het gesmolten metaal en het gebruik van stikstof om het gesmolten metaal schoon af te voeren. Wanneer kracht, snelheid, focus en gas samenwerken, wordt het snijden van messing voorspelbaar. Dit geldt zelfs voor nauwe toleranties bij prototypes en fijne details.
Bij Yonglihao Machinery bouwen we prototypes en onderdelen in kleine series. We gebruiken onze lasersnijservice Om CAD-ontwerpen snel in de praktijk te brengen. Heeft u een messing project en wilt u strakke randen, reproduceerbare details en minder proefbewerkingen? Deel dan uw tekening en de gewenste dikte met ons. Wij helpen u bij het kiezen van een stabiele snijmethode en leveren onderdelen die in één keer passen.
Veelgestelde vragen
Welk type laser is het meest geschikt voor het snijden van messing?
Een fiberlaser is meestal de beste keuze. De golflengte ervan wordt beter geabsorbeerd door metalen. Dit helpt bij het snel vormen van een smeltbad, wat het snijden van reflecterende koperlegeringen stabieler maakt. CO₂-systemen kunnen meer moeite hebben met messing, omdat dit materiaal een groot deel van de laserenergie reflecteert.
Waarom geven we de voorkeur aan stikstof voor het snijden van messing?
Stikstof heeft de voorkeur omdat het zorgt voor schonere snijkanten met zeer weinig oxidatie. Het werkt door gesmolten messing mechanisch uit het snijpad te duwen. Dit is cruciaal voor het beheersen van slakvorming. Als de stikstoftoevoer zwak is, zie je vaak slak aan de onderrand, zelfs als het vermogen hoog genoeg is.
Welke invloed heeft de dikte op de keuze van vermogen en snelheid?
Dikker messing vereist meestal een hoger vermogen en een lagere snelheid om een stabiele snede te behouden. Het doel is om snel door te snijden en te voorkomen dat de snede stopt. Opnieuw doorsnijden is instabiel en vermindert de snijkwaliteit. Een goede vuistregel is om te beginnen met een hoog vermogen en vervolgens de snelheid en het gas aan te passen aan de gewenste dikte en kwaliteit.
Kan messing op betrouwbare wijze worden gesneden voor ingewikkelde ontwerpen?
Ja, maar je hebt een stabiele doorboring, de juiste focus en een krachtige gasafvoer nodig. Complexe vormen concentreren warmte, dus de snijvolgorde en ondersteuning zijn belangrijker dan bij eenvoudige vormen. Bij prototypes is het vaak handig om dicht bij elkaar gelegen onderdelen in het gereedschapspad te spreiden. Dit voorkomt oververhitting van een klein gebied.
Welk onderhoud is het belangrijkst bij reflecterende metalen?
Schone, goed uitgelijnde optiek en een goed onderhouden nozzlesysteem zijn van het grootste belang. Reflecterende metalen belasten slecht uitgelijnde en vervuilde optiek zwaar. Stabiliteit is afhankelijk van een voorspelbare energie- en gasstroom. Regelmatige controle van de nozzle, de centrering ervan en de gasdruk voorkomt veel "toevallige" mislukkingen bij het snijden van messing.
Waarom ziet een snede er soms goed uit en mislukt hij dan ineens?
Dit gebeurt meestal wanneer de snede instabiliteit verliest. Kleine veranderingen in warmte, focus of gasstroom kunnen dit veroorzaken. Messing snijdt goed zodra het gesmolten is. Maar als de gasuitstoot ongelijkmatig wordt of de plaat verschuift, kan de snede snel stoppen. Kleine snelheidsverlagingen en betere ondersteuning herstellen de stabiliteit vaak zonder grote aanpassingen.
