Gdy części metalowe muszą być precyzyjne, czyste i szybkie w produkcji, tradycyjne narzędzia skrawające mogą nie wystarczyć. Wiele firm boryka się z opóźnieniami i rosnącymi kosztami wynikającymi z powolnego czasu obróbki lub niechlujnego wykończenia. Cięcie laserem światłowodowym pomaga rozwiązać te problemy. Wykorzystuje ono skupione światło do szybkiego, czystego i dokładnego cięcia metalu.
W tym artykule omówiono cięcie laserem światłowodowym. Dowiesz się, jak to działa, dlaczego jest popularne i gdzie najlepiej pasuje.
Co to jest cięcie laserem światłowodowym？
Cięcie laserem światłowodowym to proces wykorzystujący wiązkę lasera o dużej mocy do przecinania metalu. Wiązka pochodzi z kabla światłowodowego, który dostarcza skupione światło do małego punktu na powierzchni. Światło to podgrzewa materiał aż do jego stopienia lub odparowania. Gaz, taki jak azot lub tlen, wydmuchuje stopiony materiał. Pozostawia to czyste i wąskie cięcie.
Komputer steruje laserem. Laptop podąża za plikiem projektu, aby poprowadzić wiązkę przez metal. Zapewnia to wysoką precyzję i powtarzalność. Lasery światłowodowe są wydajne. Zużywają mniej energii niż starsze typy laserów. Są również trwalsze i wymagają mniej konserwacji.
Jak działa cięcie laserem światłowodowym?
Laser światłowodowy generuje światło poprzez wzbudzanie atomów w kablu światłowodowym za pomocą diody. Światło to gromadzi się i jest wzmacniane wewnątrz światłowodu. Rezultatem jest bardzo skupiona i silna wiązka laserowa. Długość fali tej wiązki jest idealna do cięcia metalu, zwłaszcza odblaskowego, takiego jak aluminium lub mosiądz.
Wiązka ta dostarcza wysoką energię do małego punktu. Podgrzewa ona metal aż do jego stopienia, spalenia lub odparowania. Następnie strumień gazu usuwa stopiony metal.
Elementy składowe wycinarki laserowej światłowodowej
System cięcia laserem światłowodowym składa się z kilku kluczowych części, które współpracują ze sobą.
Źródło laserowe
To tutaj tworzona jest wiązka laserowa. Wykorzystuje ona diody laserowe do wytwarzania światła, które jest następnie wzmacniane w światłowodzie. Światło staje się silniejsze i bardziej skupione, gdy przemieszcza się przez światłowód.
System dostarczania wiązki
Wiązka przechodzi przez światłowód do głowicy tnącej. System ten jest szczelny i wymaga niewielkiej konserwacji. Oferuje stabilne dostarczanie wysokiej mocy bez luster i ruchomych części.
Głowica tnąca i dysza
Głowica tnąca skupia wiązkę w niewielkim punkcie. Służy do tego soczewka lub grupa soczewek. Dysza pod soczewką kieruje gaz do strefy cięcia. Gaz ten usuwa stopiony materiał i utrzymuje cięcie w czystości.
Sterownik CNC i oprogramowanie
System CNC kontroluje ruch maszyny. Podąża za cyfrowymi rysunkami, aby kierować laserem. Oprogramowanie mówi maszynie, gdzie i jak ciąć. Kontroluje prędkość, moc i przepływ gazu.
Wyjaśnienie transmisji światłowodowej
Wiązka lasera przechodzi przez elastyczny kabel światłowodowy. Zastępuje to tradycyjne lustra i soczewki. Światłowody są trwałe i nie ulegają rozregulowaniu. Umożliwiają transmisję dużej mocy przy niskich stratach energii. Dzięki temu cały system jest kompaktowy i wydajny.
Rola gazów pomocniczych w procesie cięcia
Gazy pomocnicze pomagają usuwać stopiony materiał. Wpływają również na szybkość cięcia i jakość krawędzi. Wybór gazu zależy od materiału i wymaganego wykończenia.
Azot
Azot jest używany, gdy wymagana jest czysta, wolna od tlenków krawędź. Nie wchodzi on w reakcję z metalem. Jest idealny do części ze stali nierdzewnej lub aluminium, które wymagają malowania lub spawanie później.
Tlen
Tlen wspomaga szybsze cięcie, reagując z metalem. Reakcja ta daje dodatkowe ciepło, które zwiększa prędkość cięcia. Jest powszechnie stosowany do stali miękkiej. Wadą jest to, że pozostawia utlenioną krawędź.
Powietrze
Powietrze jest tanią opcją. Zawiera zarówno azot, jak i tlen. Nadaje się do podstawowych cięć, w których jakość krawędzi nie jest krytyczna. Cięcie powietrzem obniża koszty gazu, zwłaszcza w przypadku prac o dużej objętości.
Jakie materiały można ciąć laserami światłowodowymi?
Lasery światłowodowe obsługują wiele materiałów, ale niektóre działają lepiej niż inne. Przyjrzyjmy się, co można ciąć, a czego nie.
Metale powszechnie przetwarzane
Lasery światłowodowe doskonale sprawdzają się w cięciu metali. Zapewniają czyste krawędzie przy minimalnej ilości odpadów.
Stal nierdzewna
Lasery światłowodowe gładko tną stal nierdzewną. Dobrze sprawdzają się w przypadku urządzeń medycznych, sprzętu kuchennego i części przemysłowych. Strefa wpływu ciepła jest niewielka, co ogranicza wypaczenia.
Stal węglowa
Jest to najłatwiejszy metal dla laserów światłowodowych. Szybko przecina cienką lub grubą stal węglową. Idealnie nadaje się do ram samochodowych, maszyn i części budowlanych.
Aluminium
Aluminium odbija światło, przez co jest trudniejsze. Ale lasery światłowodowe radzą sobie z tym lepiej niż lasery CO₂. Są one wykorzystywane do produkcji części lotniczych, elektronicznych i motoryzacyjnych.
Mosiądz i miedź
Metale te są wysoce odblaskowe, więc ich cięcie wymaga większej mocy. Lasery światłowodowe nadal działają, ale wolniejsze prędkości pomagają uniknąć nadmiernego gromadzenia się ciepła.
Ograniczenia dotyczące materiałów niemetalowych
Lasery światłowodowe zmagają się z drewnem, akrylem i szkłem. Materiały te palą się lub topią nierównomiernie. W ich przypadku lepiej sprawdzają się lasery CO₂.
Możliwości w zakresie grubości materiału
Cieńsze materiały tnie się szybciej i czyściej. Lasery światłowodowe obsługują:
- Do 20 mm dla stali węglowej
- Do 12 mm dla stali nierdzewnej
- Do 10 mm dla aluminium
Jakie ustawienia wpływają na wyniki cięcia laserem światłowodowym?
Aby uzyskać czyste, precyzyjne cięcia, należy dostosować kluczowe ustawienia maszyny. Oto, co jest najważniejsze:
Moc lasera (waty)
Wyższa moc szybciej przecina grubsze materiały. Zbyt duża moc może jednak spowodować spalenie cienkich arkuszy. Typowe zakresy:
- 500W-1kW dla cienkich metali (<3 mm)
- 2kW-6kW dla średniej grubości (3-10 mm)
- 8kW+ dla ciężkich płyt (>12 mm)
Prędkość cięcia
Szybsze prędkości sprawdzają się w przypadku cienkich materiałów. Grubsze metale wymagają wolniejszych ruchów, aby zapewnić całkowitą penetrację. Przykładowe prędkości:
- 10 m/min dla stali nierdzewnej 1 mm
- 2 m/min dla stali węglowej 8 mm
Pozycja punktu centralnego
Skupienie lasera musi odpowiadać grubości materiału:
- Ponad powierzchnią dla cienkich arkuszy
- Na powierzchnidla średnich cięć
- Pod powierzchnią dla grubych płyt
Typ i ciśnienie gazu wspomagającego
Gaz wydmuchuje stopiony metal, zapewniając czystsze krawędzie:
- Azot (N₂) - Zapobiega utlenianiu (najlepszy do stali nierdzewnej, aluminium)
- Tlen (O₂) - Dodaje ciepło poprzez spalanie (szybsze cięcie stali węglowej)
- Sprężone powietrze - Niedroga opcja dla niekrytycznych cięć
Rozmiar i odległość dyszy
Mniejsze dysze (1-1,5 mm) zapewniają precyzyjne cięcie cienkich materiałów. Większe dysze (2-3 mm) umożliwiają cięcie grubszych płyt. Zachowaj odległość 0,5-1,5 mm od materiału.
Częstotliwość impulsów (dla laserów impulsowych)
Wyższa częstotliwość (500-5000 Hz) działa w przypadku cienkich metali. Niższa częstotliwość (50-500 Hz) pomaga przebić grube materiały.
Kluczowe zalety cięcia laserem światłowodowym
Cięcie laserem światłowodowym przynosi wiele korzyści zakładom, którym zależy na szybkości, precyzji i niższych kosztach. Poprawia wydajność całego procesu cięcia.
Wyższe prędkości cięcia
Lasery światłowodowe tną szybciej niż systemy CO2 lub plazmowe, szczególnie w przypadku cienkich i średnio grubych metali. Ich skupiona wiązka dostarcza więcej energii na niewielki obszar.
Większa wydajność energetyczna
Lasery światłowodowe przekształcają energię elektryczną w światło laserowe z wysoką wydajnością. Większość energii trafia do wiązki, a nie do ciepła. Obniża to rachunki za energię elektryczną i zmniejsza zapotrzebowanie na chłodzenie.
Niższe wymagania konserwacyjne
Lasery światłowodowe mają mniej ruchomych części. Nie potrzebują luster ani rur wypełnionych gazem. Wiązka przechodzi przez światłowody, które pozostają szczelne i czyste.
Najwyższa jakość i precyzja krawędzi
Belka jest bardzo wąska i stabilna. Tworzy ostre, czyste krawędzie z minimalnymi zadziorami. Otwory i kontury są wycinane z dużą dokładnością. Części często wymagają niewielkiej obróbki końcowej lub nie wymagają jej wcale.
Kompaktowa konstrukcja maszyny
Systemy laserów światłowodowych są mniejsze niż starsze urządzenia laserowe. Światłowody zajmują mniej miejsca niż ścieżki wiązki oparte na zwierciadłach. Ta kompaktowa konstrukcja pozwala zaoszczędzić miejsce na podłodze.
Ekologiczne cięcie
Cięcie laserem światłowodowym zużywa mniej energii i generuje mniej odpadów. Nie spala materiału jak plazma czy tlen. Czystszy proces oznacza mniej spalin i mniej emisji.
Ograniczenia i rozważania
Cięcie laserem światłowodowym ma wiele zalet, ale nie jest doskonałe. Niektóre wyzwania mogą wpływać na konfigurację, koszty i jakość części.
Wyzwania związane z materiałami odblaskowymi
Metale o wysokim współczynniku odbicia, takie jak mosiądz lub miedź, mogą odbijać wiązkę lasera. Może to spowodować niestabilne cięcia lub uszkodzenie maszyny. Nowoczesne lasery światłowodowe radzą sobie z odbiciem lepiej niż lasery CO2, ale ryzyko nadal istnieje.
Początkowa inwestycja w sprzęt
Zakup wycinarki laserowej kosztuje z góry więcej niż w przypadku innych narzędzi tnących. Systemy o dużej mocy, automatyzacja i oprogramowanie zwiększają cenę.
Wymagania dotyczące bezpieczeństwa
Lasery światłowodowe mogą być niebezpieczne bez zachowania odpowiednich środków bezpieczeństwa. Wiązka jest niewidoczna i potężna. Może poparzyć skórę lub uszkodzić oczy. Maszyny muszą być odpowiednio ekranowane.
Jakość wiązki
Wiązka lasera światłowodowego jest bardzo skupiona. Jest to dobre dla precyzji, ale może być trudne w przypadku grubszych materiałów. Jeśli konfiguracja nie jest prawidłowa, cięcie może wykazywać zwężenie lub szorstkie krawędzie.
Zastosowania cięcia laserem światłowodowym
Cięcie laserem światłowodowym jest wykorzystywane w wielu branżach. Pomaga tworzyć precyzyjne, powtarzalne części o krótkim czasie realizacji.
Branża motoryzacyjna
Lasery światłowodowe są używane do cięcia ciała panele, nawiasyi części konstrukcyjnych. Wysoka prędkość i czyste krawędzie pomagają sprostać wymaganiom produkcyjnym na liniach montażowych w branży motoryzacyjnej.
Lotnictwa i Obrony
Części lotnicze wymagają wysokiej precyzji i czystego wykończenia. Są one używane do cięcia części silnika, elementów płatowca i podpór strukturalnych.
Produkcja wyrobów medycznych
Przemysł medyczny wykorzystuje lasery światłowodowe do cięcia małych, szczegółowych części. Należą do nich narzędzia chirurgiczne, elementy implantów i obudowy. Czyste krawędzie i wąskie tolerancje spełniają surowe normy prawne.
Elektronika i obudowy
Lasery światłowodowe tną cienkie metale stosowane w częściach elektronicznych i obudowach urządzeń. Obsługują skomplikowane projekty wsporników, osłon i innych elementów. obudowy.
Jak wybrać laserową wycinarkę światłowodową?
Wybór odpowiedniej wycinarki laserowej zależy od tego, jakie części są produkowane, jakie materiały są cięte i jak szybko trzeba pracować.
Rodzaj i grubość materiału
Zacznij od tego, co zamierzasz ciąć. Cieńsze materiały wymagają mniejszej mocy. Gruba płyta może wymagać 6 kW lub więcej. Jeśli pracujesz z metalami odblaskowymi, sprawdź, czy maszyna radzi sobie z nimi bezpiecznie i wydajnie.
Moc i szybkość
Wyższa moc umożliwia szybsze cięcie i obróbkę grubszego metalu. W przypadku ogólnych prac blacharskich, moc od 3 kW do 6 kW zaspokaja większość potrzeb. Wyższa moc oznacza wyższe koszty, ale także szybszą produkcję.
Rozmiar łóżka
Wybierz rozmiar łóżka, który pasuje do Twoich najważniejszych części. Standardowe rozmiary to 4'×8' lub 5'×10'. Większe łoża umożliwiają cięcie większej liczby części w jednym przebiegu. Poprawia to wydajność i zmniejsza ilość odpadów materiałowych.
Jaka jest różnica między technologią lasera światłowodowego a laserem CO2?
Najważniejszą różnicą jest sposób generowania i dostarczania wiązki laserowej.
Źródło laserowe
Lasery światłowodowe wykorzystują źródło półprzewodnikowe ze światłowodami. Lasery CO2 wykorzystują mieszaninę gazów i lustra do kierowania wiązką.
Długość fali
Lasery światłowodowe działają przy około 1,06 mikrona. Lasery CO2 działają na poziomie 10,6 mikrona. Metale lepiej absorbują światło lasera światłowodowego, co sprawia, że lasery światłowodowe są bardziej skuteczne w cięciu metalu.
Prędkość cięcia i wydajność energetyczna
Lasery światłowodowe tną metal szybciej i zużywają mniej energii. Są bardziej energooszczędne i tańsze w eksploatacji.
Konserwacja
Lasery światłowodowe mają mniej ruchomych części i wymagają mniej konserwacji. Lasery CO2 wymagają regularnego ustawiania i mają więcej części do serwisowania.
Elastyczność materiału
Lasery CO2 są lepsze do niemetali, takich jak drewno, plastik i szkło. Lasery światłowodowe najlepiej sprawdzają się w przypadku metali, zwłaszcza odblaskowych, takich jak miedź i aluminium.
Wnioski
Cięcie laserem światłowodowym to szybki, precyzyjny i ekonomiczny sposób obróbki metalu. Wykorzystuje wiązkę lasera o dużej mocy wysyłaną przez światłowody do szybkiego i dokładnego cięcia różnych metali. Metoda ta oferuje czyste krawędzie, wysoką wydajność i niskie koszty utrzymania. Jest to idealne rozwiązanie dla branż, które wymagają niezawodnych wyników i stałej jakości części.
Szukasz zaufanego partnera, który zaspokoi Twoje potrzeby w zakresie cięcia laserowego? Skontaktuj się z nami już dziś, aby omówić swój projekt i uzyskać bezpłatną wycenę!
Hej, jestem Kevin Lee
Przez ostatnie 10 lat byłem zanurzony w różnych formach produkcji blach, dzieląc się tutaj fajnymi spostrzeżeniami z moich doświadczeń w różnych warsztatach.
Skontaktuj się z nami
Kevin Lee
Mam ponad dziesięcioletnie doświadczenie zawodowe w produkcji blach, specjalizując się w cięciu laserowym, gięciu, spawaniu i technikach obróbki powierzchni. Jako dyrektor techniczny w Shengen, jestem zaangażowany w rozwiązywanie złożonych wyzwań produkcyjnych i napędzanie innowacji i jakości w każdym projekcie.
