Sveiseforberedelse er et av de mest arbeidskrevende trinnene i tung fabrikasjon. Delene kuttes firkantet og flyttes deretter til en slipemaskin, en avfasingsmaskin eller en fresestasjon slik at kantene kan tåle en full penetrasjonssveis. Hver bevegelse øker håndteringstid og en sjanse for feil. Laseravfasingskjæring folder som går inn i selve kuttet, og det er derfor produsenter av konstruksjonsstål, trykkbeholdere og tungt utstyr tar det i bruk.
Fasetyper: V, Y, X og K
De fire vanlige skråformene er oppkalt etter profilen de etterlater på kanten. Den riktige avhenger av platetykkelsen, om skjøten kan sveises fra én side eller begge, og hva sveiseprosedyren krever.
| Avfasetype | Geometry | Typisk bruk | Sveisesiden | Måling |
|---|---|---|---|---|
| V (eller A) | Ett vinklet snitt gjennom hele tykkelsen; A er det samme snittet fra undersiden | Tynn til middels tynn plate sveiset fra én side | Den ene siden | Skråvinkel, kontrollert med en gradskive |
| Y | Vinklet snitt med et rett vertikalt land (rotflate) nederst | Fullpenetrasjonssveiser der roten trenger støtte | Den ene siden | Land h8 og skråvinkel |
| X | 2 vinklede snitt, topp og bunn, som møtes i midten | Tykkere plate sveiset fra begge sider for å redusere forvrengning og fyllstoff | Begge sider | Topp- og bunnvinkler og deres møtepunkt |
| K | Topp- og bunnfas med et vertikalt felt mellom dem | Tung plate som trenger beggesidige sveiser med en definert rot | Begge sider | Begge vinkler pluss landhøyde |
Noen praktiske regler styrer valget:
⦿ Ensidige V- og Y-faser passer til skjøter som bare kan nås fra én side, eller tynnere plate der ett snitt fyller sporet.
⦿ Dobbeltsidige X- og K-faser bruker mindre fyllmetall på tykk plate og balanserer forvrengning, fordi varme går inn fra begge sider.
⦿ Et land, som på Y- og K-fas, gir rotstrengen noe å smelte sammen mot og reduserer gjennombrenning.
⦿ Skråvinkler for sveiseforberedelse ligger vanligvis mellom 20 og 45 grader, med 30 til 37.5 grader som et hyppig valg.
Sporgeometrien for kodearbeid bestemmes av sveiseprosedyrespesifikasjonen, ikke av skjæremaskinen. Programmer alltid avfasninger slik at de samsvarer med prosedyren sveiserne dine er kvalifisert til, og bekreft om gjeldende kode krever at termisk kuttede overflater rengjøres før sveising.
Hvordan 3D Skråhoder fungerer
Et standard laserhode skjærer rett ned. Et skråstilt hode legger til to roterende akser som vipper og roterer dysen, slik at strålen kan gå inn i materialet i en vinkel mens maskinen følger delkonturen. Kombinert med den vanlige X-, Y- og Z-bevegelsen gir det fem bevegelsesakser, og det er derfor disse systemene ofte beskrives som 3D eller 5-akset laserskråskjæring.
Kontrollprogramvaren koordinerer alle 5 aksene slik at dysen holder riktig vinkel og avstand rundt hjørner og kurver. Gode systemer kalibrerer også verktøyets midtpunkt automatisk, fordi en liten feil i hodegeometrien blir til en synlig feil i skråvinkelen og -landingen. Skråhoder på nåværende maskiner dekker vanligvis ±45 grader, og noen strekker seg litt utover det.
Hvorfor tykkelsesgrensene er lavere ved avfasing
Et vinklet kutt går gjennom mer metall enn et rett kutt. Den effektive kuttlengden er lik platetykkelsen delt på cosinus til skråvinkelen:
⦿ Ved 30 grader skjærer strålen gjennom omtrent 1.15 ganger platetykkelsen.
⦿ Ved 45 grader skjærer den gjennom omtrent 1.41 ganger platetykkelsen, så en 20 mm plate oppfører seg som omtrent 28 mm.
Derfor angir et publisert avfasingshode direkte avfasing opptil omtrent 35 til 40 mm, avhengig av vinkelen, men bare omtrent 28 mm for en full 45-graders avfasing. Høyere lasereffekt utvider disse grensene, og verksteder som avfaser tykke plater har en tendens til å velge kraftige fiberlaserskjæremaskiner med rammestivhet for å opprettholde skråkantnøyaktighet på tvers av store plater.
Programmering og neste avfasede deler
Avfasede deler trenger litt mer planlegging enn rettskårne deler. Fordi bjelken forlater toppflaten i en vinkel, sitter kuttet på undersiden forskjøvet fra toppkonturen, slik at delene trenger mer avstand i reiret og felleslinjeskjæring skjer vanligvis utenfor bordet. Innføringer og hjørnehåndtering endres også, siden hodet må reorienteres ved skarpe hjørner uten å uthule avfasningen.
De fleste kontrollene med avfasingsfunksjon lar programmereren tilordne en avfasingstype, vinkel og landing til hver kant av en del, og holde rette kanter på samme del vertikalt. Denne blandede tilnærmingen er det som gjør at en enkelt baseplate kan komme av bordet med firkantede sider, avfasede sveisekanter og bolthull i ett program.
Laser vs. plasma vs. fresing for avfasing
Laser er ikke den eneste måten å avfase på. Plasmahoder for avfasing har blitt brukt på tykke plater i årevis, og frese- eller dedikerte maskiner for kantavfasing er fortsatt referansen for presisjon. Hver har sin plass:
| Faktor | Laserfas | Plasma-fas | Fresing | Måling |
|---|---|---|---|---|
| Skråkantnøyaktighet | Høy; liten snitt og tett vinkelkontroll | Bra, med et bredere snitt og mer vinkelvariasjon | Høyeste, maskinerte overflate | Vinkel- og landavvik på tvers av en batch |
| Varmepåvirket sone | Liten | Større | none | HAZ-bredde på en seksjonert prøve |
| Tykkelsesområdet | Best opptil ca. 25 til 40 mm, mindre ved 45 grader | Strekker seg inn i tyngre plate | Enhver tykkelse, sakte | Maksimal tykkelse ved din skråvinkel |
| Prosesstrinn | Skjær og skråskjær i én operasjon | Skjær og skråskjær i én operasjon | Separat operasjon etter kutting | Håndteringstrinn per del |
| Kapitalkostnad | Høyeste | Senk | Moderat per maskin | Installert kostnad mot spart arbeidskraft |
Produsenter setter ofte avveiningen enkelt: hvis hver avfasing fortsatt må til slipemaskinen før sveiseren godtar den, har ikke avfasingshodet betalt seg inn. Laseravfasinger har en tendens til å vinne der vinkel og landkonsistens er viktig, fordi tett tilpasning reduserer fyllmateriale og reparasjonssveiser. Testing på 12 mm konstruksjonsstål har vist at laserskårne avfasinger produserer en mindre varmepåvirket sone enn andre termiske prosesser, noe som hjalp den ferdige sveisen.
Plasma er fortsatt det praktiske alternativet for svært tykke plater og grovere strukturarbeid, som dekket i oversikten over Laserskjæring vs. plasmaskjæremaskinerFresing er fortsatt fornuftig for de minste toleransene eller for deler som uansett må maskineres. For de fleste sveiseforberedelser på mellomstore plater dekker et laserskråhode nå jobben i én omgang.
Skjærekvalitet på fasekanter krever et litt annet blikk enn på rette kutt. Slagg har en tendens til å samle seg på den nedre, spisse siden av et vinklet kutt, og terrenget på Y- og K-faskanter må forbli rett og i riktig størrelse for at rotstrengen skal fungere. Dysevalg, gasstrykk og skjærehastighet justeres per vinkel, og gode maskiner lagrer disse innstillingene i et prosessbibliotek for fasekanter, slik at operatørene ikke starter på nytt på hver jobb.
Ark og plate vs. rørfasing
Platefasing
På en flat plate følger avfasingshodet delkonturen over hele underlaget. Typiske arbeidsområder som er oppgitt for plateavfasing går fra omtrent 8 til 40 mm på mildt stål, 6 til 25 mm på rustfritt stål og 6 til 20 mm på aluminium, avhengig av lasereffekt og avfasingsvinkel. Deler som flenser, kiler, basisplater og trykkbeholderskallseksjoner kommer av bordet med sveisekanter allerede dannet. Verksteder som skjærer denne typen konstruksjons- og platestål se de tydeligste arbeidsbesparelsene.
Rør- og rørfasing
Rørfasing legger til rotasjon i ligningen. Røret dreier i chucker mens hodet vipper, slik at maskinen kan skjære endefaser, sadelfuger og fiskemunningsprofiler der et rør møter et annet. Typiske rørfasingsområder dekker diametre fra rundt 20 til 220 mm med veggtykkelse opptil omtrent 8 mm, og større på større maskiner. 3D skjæremaskin for rørlaser håndterer disse skjøtene i ett oppsett, som erstatter manuell merking, saging og sliping som vanligvis er nødvendig for rør- og rammemontering.
Rørarbeid trenger også god støtte. Multichuck-design og følgerstøtter hindrer lange rør i å henge eller piske mens de roterer, noe som er viktigere når hodet er vippet. Verksteder som kutter rør uten faser i dag starter ofte med en fiberlaserrørskjæremaskin og gå over til en avfasingsmodell når sveiseforberedelse blir flaskehalsen. Formede eller tredimensjonale deler som trenger trimming samt avfasing er en jobb for 3D robotiske fiberlaserskjæremaskiner.
Der skråskjæring lønner seg
⦿ Konstruksjonsstål: grunnplater, kiler og tilkoblingsplater med sveiseforberedelser kuttet i én omgang.
⦿ Trykkbeholdere og -tanker: klargjøring av skall og dyser der konsistent sporgeometri støtter kvalifiserte prosedyrer.
⦿ Tungt utstyr: rammer og bommer med mange tykkplatesveiser og gjentatte delenumre.
⦿ Rør- og rammeproduksjon: rørendefas og sadelfuger som ellers trenger manuell utforming og sliping.
Den felles tråden er volumet av sveisede skjøter. Jo flere avfasede skjøter et verksted sliper for hånd hver uke, desto raskere betaler et avfasingshode seg tilbake. Konsekvente avfasede skjøter gjør også neste trinn enklere, enten deler går til manuelle sveisere, roboter eller laser sveisemaskiner som er avhengig av tett passform.
Et enkelt arbeidsestimat
Tenk deg et eksemplarisk verksted som sliper sveiseforberedelser på 200 deler i uken med omtrent ti minutter per del. Det er mer enn 30 timer med sliping hver uke, før etterarbeid på fasekanter som kommer ut ujevnt. Hvis et fasehode flytter de fleste av disse delene til skjærebordet, er de sparte timene nær en fulltidsstilling, og de resterende fasekantene kommer mer konsistente ut for sveiserne. Erstatt antall deler og minutter med dine egne tall for å se hvor gevinsten lander.
Sjekkliste for skråskjæring
✔ List opp avfasningstypene, vinklene og landhøydene som sveiseprosedyrene dine spesifiserer.
✔ Sjekk de tykkeste skråskårne delene mot maskinens nominelle tykkelse i den bratteste vinkelen.
✔ Mål hvor mange timer i uken som går med til sliping eller fresing av sveiseforberedelser i dag.
✔ Bekreft automatisk hodekalibrering og avfasningsprogrammering i kontrollprogramvaren.
✔ Klipp ut testkuponger og få dem kontrollert mot prosedyren din før du flytter produksjonen.
Skjær sveiseklare avfasninger i én omgang
Se spesifikasjonene, avfasningsområde og rørkapasitet til 3D skjæremaskin for rørlaser, og få et gratis tilbud basert på dine rørstørrelser, platetykkelser og krav til sveiseforberedelse.
