Multi-stage Piercing in CypCut
Mehrstufiges Einstechen (Piercing) in CypCut
Das Einstechen (pierce) im Layer-Reiter ist in mehrere Stufen unterteilt; die Anzahl hängt von der CypCut-Version ab.
In CypCut läuft die Einstechsequenz von der letzten Stufe zur ersten — d. h. die zuerst konfigurierte Stufe wird als Letzte ausgeführt.
Es gibt 2 Hauptarten — Blasting pierce (grobes, schnelles Einstechen) und Gradual pierces (allmähliches, sanftes Einstechen). Je nach Blechdicke lassen sie sich kombinieren.
Der Einstechstart im Programm ist die letzte Stufe (Blasting pierce).
Blasting pierce — grobes (schnelles) Einstechen
Das erste, grobe Einstechen verwendet einen Strahl mit positivem Fokus (focus pos +) und dem gleichen Druck (BAR) wie beim Schneiden, fokussiert in der Mitte des Metalls. Der Laser erwärmt das Metall kontinuierlich bis zum Schmelzen, ein Krater entsteht — seine Größe hängt von der Blechdicke ab. Die Schmelze wird durch den Sauerstoffstrahl rasch ausgeblasen — es entsteht eine Einstechöffnung mit einem mittleren Durchmesser von etwa der halben Blechdicke. Wegen der kontinuierlichen Laseremission entstehen starke Spritzer aus glühendem Metall, weshalb diese Methode für Schnitte mit hohen Präzisionsanforderungen ungeeignet ist.
Der gesamte Vorgang: Der Fokus liegt über der Materialoberfläche und die Einstechtiefe wächst zum schnellen Aufheizen. Obwohl diese Methode viel Schmelze erzeugt, die auf das Werkstück spritzt, verkürzt sie die Einstechzeit bei dickem Metall drastisch. Blasting pierce eignet sich für Metall bis 8 mm.
Nicht vergessen: Die Kontrolle der Parameter und der Sauberkeit der Schutzgläser liegt ausschließlich beim Bediener.
Bei dünnem Metall ist der Schmelzeauswurf kaum sichtbar.
Gradual pierces — allmähliches (sanftes) Einstechen
In den meisten Fällen ist die Qualität der Gradual pierces besser als bei Blasting pierce, doch die Einstechzeit ist deutlich länger — auch wenn die Qualität um ein Vielfaches steigt.
Bei Metall ab 10 mm lohnt es, Blasting und Gradual pierces zu kombinieren.
Der Laser arbeitet im CW- oder Impulsbetrieb; der Impulsbetrieb bietet mehr Kontrolle — hohe Spitzenleistung, niedriger Duty Cycle und negativer Fokus — um kleine Materialmengen zu schmelzen und zu verdampfen. Die Einstechtiefe wächst schrittweise; jeder Impuls drückt feine Partikel ins Innere. Als Hilfsgas dient Druckluft oder Stickstoff, um die Lochaufweitung zu reduzieren; bei Sauerstoff ist mehr Vorsicht geboten, da er mit Kohlenstoffstahl reagiert. Der Hilfsgasdruck (BAR) liegt unter dem Sauerstoffdruck beim Schneiden. Die Vertiefung dauert mehrere Sekunden; der Vorgang ist nicht immer in einer Stufe abgeschlossen — er hängt von der Blechdicke ab. Die letzte Stufe schließt das Durchbrechen ab; bei Verwendung von Luft oder Stickstoff wird das Hilfsgas sofort durch Sauerstoff zum Schneiden ersetzt.
Vorgang nach Stufen: Nach der Laserbestrahlung des Werkstücks erwärmt sich zuerst die Materialoberfläche (A); dann vertieft sich die Erwärmung allmählich (B) → (C) → (D) bis zum Durchbruch am Ende (E).
Der Vorgang ist nicht schnell, aber man erhält einen sanften Einstich, schont die Lochgeometrie maximal — ein sauberer Einstichpunkt und minimale Wärmeeinflusszone.
Diese Art des Einstechens sollte mit Blasting pierce beginnen und durch Gradual pierces-Stufen ergänzt werden.
Zusammenfassung
- Bei Metall bis 8 mm kann Blasting pierce verwendet werden: Der Einstichpunkt kann grob sein, aber wenn die Lochgenauigkeit unkritisch ist, reicht 1 Stufe.
- Bei Laserleistung unter 3 kW und Metall 3–8 mm werden 2 Einstechstufen empfohlen, mit anschließendem Hinzufügen von Gradual pierces je nach Dicke.
Gase — was womit schneiden
- Edelstahl mit Sauerstoff zu schneiden ist unsinnig. Mit Sauerstoff verbrennt das Material praktisch — Verbrennung ist Oxidation bei hoher Temperatur, und Sauerstoff ist der Katalysator. So macht man aus Edelstahl rostenden Stahl — die Korrosionsbeständigkeit wird zerstört — und Sauerstoff kühlt das Metall nicht ausreichend.
- Druckluft ist am besten für Material bis 3 mm.
- Für Edelstahl, Aluminium und Messing (brass) bis 6 mm reicht meist ein einziger Blasting pierce. Hauptproblem ist die Lochgenauigkeit; bei dickerem Metall entstehen Probleme durch schlechten Schmelzabtransport und instabilen Schnitt.
Typische Ursachen für Einstech-Probleme
- Zu langer Duty Cycle.
- Zu hoher Druck.
- Zu hohe Frequency.
- Die Daueranblasung Gas on ist nicht deaktiviert, oder die Extra-blow-Zeit ist zu lang.
- Extra-blow-Zeit zwischen Gradual pierces ist zu kurz.
Druck und Parameter
Der Druck soll dem Schneiddruck entsprechen — 0,3 bis 12 bar, je nach Gas. Ist der Gasdruck zu niedrig, um die Schmelze abzutransportieren, und die Geschwindigkeit gleich der Schnittgeschwindigkeit, bleibt die heiße Schmelze im Loch.
Der Lochdurchmesser wächst mit dem Druck und sinkt mit zunehmender Laserleistung. Eine Drucksteigerung von 4 auf 8 bar verkürzt die Einstechzeit um etwa 10 %.
Fehlersuche
- Zuerst Peak Power (Spitzenleistung) erhöhen.
- Strahlausrichtung (Justage) prüfen.
- Fokus in den Minusbereich legen.
- Beim Einstechen ein anderes Gas wählen — vom Typ des Hauptschnittgases.
- Extra blow zwischen den Gradual pierces-Stufen erhöhen.
- Gasdruck verringern.
Wenn beim ersten Einstich glühende Metallspritzer auftreten:
- Zuerst die Frequenz (Hz) in der Stufe senken, in der die Spritzer auftreten. Z. B. von 100 Hz auf 10 Hz; in der zweiten Stufe bleiben 100 Hz, falls 10 Hz zum Durchstechen nicht reichen.
- Druck senken — z. B. von 1 bar in der ersten Stufe auf 0,6 bar; in der zweiten Stufe noch niedriger einstellen, um einen Knall zu vermeiden, z. B. 0,5 bar.
- Reicht das nicht — Duty Cycle um 20 % in allen Stufen außer der letzten senken und Frequenz auf 10 Hz absenken; wird das Metall nicht durchstochen, Frequenz in 50-Hz-Schritten erhöhen.
Ein CO₂-Laser für allgemeine Zwecke kann die Einstechanforderungen nicht erfüllen.
Beispiel
Einstich bei Maschinen bis 1500 W — auch Dicken wie 8, 10, 12 mm lassen sich in einer Stufe (1 stage) konfigurieren. 20 mm sind ebenfalls möglich, aber sehr zeitintensiv: niedrige Leistung, niedrige Frequenz, Schnitthöhe 20–30 mm — Einstechzeit etwa eine Stunde, ungeeignet für die Serienfertigung.
Beispiel für ein langes Einstechen: 50 Hz, Leistung 100 %, Duty Cycle 56 %, Einstechzeit bei 10 mm — 20–30 s. Auch nicht ideal.
Mehr als eine Stufe ist erforderlich beim Einstechen ab 10 mm oder wenn ein feiner, sauberer Einstichpunkt benötigt wird.