Когда требуется точное, чистое и быстрое изготовление металлических деталей, традиционных режущих инструментов может быть недостаточно. Многие компании сталкиваются с задержками и ростом расходов из-за медленного времени обработки или неаккуратной отделки. Волоконно-лазерная резка помогает решить эти проблемы. Она использует сфокусированный свет для быстрой, чистой и точной резки металла.
В этой статье рассказывается о волоконно-лазерной резке. Вы узнаете, как она работает, почему она популярна и где ее лучше всего использовать.
Что такое волоконно-лазерная резка？
Волоконно-лазерная резка - это процесс, в котором для резки металла используется мощный лазерный луч. Луч исходит от волоконно-оптического кабеля, который подает сфокусированный свет в небольшую точку на поверхности. Этот свет нагревает материал, пока он не расплавится или не испарится. Газ, например азот или кислород, выдувает расплавленный материал. После этого остается чистый и узкий срез.
Компьютер управляет лазером. Ноутбук, следуя файлу проекта, направляет луч по металлу. Это обеспечивает высокую точность и повторяемость. Волоконные лазеры эффективны. Они потребляют меньше энергии, чем старые типы лазеров. Они также служат дольше и требуют меньше обслуживания.
Как работает волоконно-лазерная резка?
Волоконный лазер генерирует свет, возбуждая атомы в оптоволоконном кабеле с помощью диода. Этот свет накапливается и усиливается внутри волокна. В результате получается очень сфокусированный и мощный лазерный луч. Длина волны этого луча идеально подходит для резки металла, особенно отражающих типов, таких как алюминий или латунь.
Этот луч подает высокую энергию на небольшое пятно. Он нагревает металл, пока тот не расплавится, не сгорит или не испарится. Затем поток газа удаляет расплавленный металл.
Компоненты волоконно-оптического лазерного резака
Система волоконно-лазерной резки состоит из нескольких ключевых частей, которые работают вместе.
Лазерный источник
Именно здесь создается лазерный луч. В нем используются лазерные диоды для производства света, который затем усиливается в оптоволоконном кабеле. Свет становится сильнее и сфокусированнее по мере прохождения по оптоволокну.
Система доставки луча
Луч проходит через волоконную оптику к режущей головке. Эта система герметична и не требует особого обслуживания. Она обеспечивает стабильную подачу высокой мощности без зеркал и движущихся частей.
Режущая головка и насадка
Режущая головка фокусирует луч в крошечное пятно. Это делает линза или группа линз. Сопло под линзой направляет газ на зону реза. Этот газ удаляет расплавленный материал и делает срез чистым.
Контроллер ЧПУ и программное обеспечение
Система ЧПУ управляет движением станка. По цифровым чертежам она направляет лазер. Программное обеспечение указывает станку, где и как резать. Оно контролирует скорость, мощность и расход газа.
Волоконно-оптическая передача объясняется
Лазерный луч проходит по гибкому оптоволоконному кабелю. Это заменяет традиционные зеркала и линзы. Оптоволокно долговечно и не выходит из строя. Они позволяют передавать высокую мощность при низких потерях энергии. Это делает всю систему компактной и эффективной.
Роль вспомогательных газов в процессе резки
Вспомогательные газы помогают удалять расплавленный материал. Они также влияют на скорость резки и качество кромки. Выбор газа зависит от материала и требуемой отделки.
Азот
Азот используется, когда требуется чистая, без окислов кромка. Он не вступает в реакцию с металлом. Он идеально подходит для деталей из нержавеющей стали или алюминия, которые нуждаются в покраске или сварка позже.
Кислород
Кислород способствует ускорению резки, вступая в реакцию с металлом. Эта реакция дает дополнительное тепло, что увеличивает скорость резки. Его обычно используют при работе с низкоуглеродистой сталью. Недостатком является то, что он оставляет окисленную кромку.
Воздух
Воздух - это недорогой вариант. Он содержит азот и кислород. Он подходит для основных видов резки, где качество кромки не является критическим. Воздушная резка снижает затраты на газ, особенно при больших объемах работ.
Какие материалы можно резать с помощью волоконных лазеров?
Волоконные лазеры работают со многими материалами, но некоторые из них лучше, чем другие. Давайте посмотрим, что можно резать, а что нет.
Обычно обрабатываемые металлы
Волоконные лазеры отлично справляются с резкой металлов. Они обеспечивают чистые края с минимальным количеством отходов.
Нержавеющая сталь
Волоконные лазеры гладко режут нержавеющую сталь. Они хорошо подходят для медицинских приборов, кухонного оборудования и промышленных деталей. Зона термического воздействия мала, что уменьшает коробление.
Углеродистая сталь
Это самый простой металл для волоконных лазеров. Они быстро прорезают тонкую или толстую углеродистую сталь. Он идеально подходит для автомобильных рам, машин и строительных деталей.
Алюминий
Алюминий отражает свет, что делает его более сложным. Но волоконные лазеры справляются с этим лучше, чем CO₂-лазеры. Они используются для производства аэрокосмических деталей, электроники и автомобильных компонентов.
Латунь и Медь
Эти металлы обладают высокой отражающей способностью, поэтому для их резки требуется более высокая мощность. Волоконные лазеры по-прежнему работают, но более низкая скорость позволяет избежать избыточного нагрева.
Ограничения на неметаллические материалы
Волоконные лазеры плохо работают с деревом, акрилом и стеклом. Эти материалы горят или плавятся неравномерно. Лазеры CO₂ работают с ними лучше.
Возможности по толщине материала
Тонкие материалы режутся быстрее и чище. Волоконные лазеры справляются с этой задачей:
- До 20 мм для углеродистой стали
- До 12 мм для нержавеющей стали
- До 10 мм для алюминия
Какие параметры влияют на результаты резки волоконным лазером?
Чтобы получить чистые и точные срезы, необходимо отрегулировать основные параметры станка. Вот что наиболее важно:
Мощность лазера (Вт)
Большая мощность быстрее разрезает толстые материалы. Но слишком высокая мощность может сжечь тонкие листы. Типичные диапазоны:
- 500Вт-1кВт для тонких металлов (<3 мм)
- 2кВт-6кВт для средней толщины (3-10 мм)
- 8 кВт+ для тяжелых пластин (>12 мм)
Скорость резания
Более быстрые скорости подходят для тонких материалов. Более толстые металлы требуют более медленного движения для обеспечения полного проникновения. Примеры скоростей:
- 10 м/мин для нержавеющей стали 1 мм
- 2 м/мин для углеродистой стали 8 мм
Положение фокусной точки
Фокус лазера должен соответствовать толщине материала:
- Над поверхностью для тонких листов
- На поверхностидля средних размеров
- Под поверхностью для толстых пластин
Тип и давление вспомогательного газа
Газ сдувает расплавленный металл, обеспечивая более чистые края:
- Азот (N₂) - Предотвращает окисление (лучше всего подходит для нержавеющей стали, алюминия)
- Кислород (O₂) - Добавляет тепло за счет горения (ускоряет резку углеродистой стали)
- Сжатый воздух - Недорогой вариант для некритичных разрезов
Размер и расстояние между форсунками
Маленькие насадки (1-1,5 мм) обеспечивают точную резку тонких материалов. Более крупные насадки (2-3 мм) справляются с более толстыми листами. Соблюдайте расстояние 0,5-1,5 мм от материала.
Частота импульсов (для импульсных лазеров)
Более высокая частота (500-5 000 Гц) подходит для тонких металлов. Более низкая частота (50-500 Гц) помогает прокалывать толстые материалы.
Основные преимущества волоконно-лазерной резки
Волоконно-лазерная резка дает множество преимуществ предприятиям, которым важны скорость, точность и снижение затрат. Она повышает эффективность всего процесса резки.
Повышенная скорость резки
Волоконные лазеры режут быстрее, чем CO2 или плазменные системы, особенно тонкие и средней толщины металлы. Их сфокусированный луч передает больше энергии на небольшую площадь.
Повышение энергоэффективности
Волоконные лазеры преобразуют электрическую энергию в лазерное излучение с высокой эффективностью. Большая часть энергии уходит в луч, а не в тепло. Это снижает счета за электричество и уменьшает потребность в охлаждении.
Низкие требования к обслуживанию
У волоконных лазеров меньше движущихся частей. Им не нужны зеркала или газонаполненные трубки. Луч проходит через волоконную оптику, которая остается герметичной и чистой.
Превосходное качество и точность обработки кромок
Луч очень узкий и стабильный. Он создает острые, чистые края с минимальными заусенцами. Отверстия и контуры вырезаются с высокой точностью. Детали часто практически не нуждаются в последующей обработке.
Компактная конструкция машины
Волоконные лазерные системы меньше, чем старые лазерные установки. Волоконная оптика занимает меньше места, чем зеркальные лучевые тракты. Такая компактная конструкция позволяет экономить площадь помещения.
Экологически чистая резка
При волоконно-лазерной резке расходуется меньше энергии и образуется меньше отходов. Она не сжигает материал, как плазма или кислородное топливо. Более чистый процесс означает меньшее количество дыма и выбросов.
Ограничения и соображения
Волоконно-лазерная резка имеет множество преимуществ, но она не идеальна. Некоторые проблемы могут повлиять на настройку, стоимость и качество деталей.
Проблемы со светоотражающими материалами
Высокоотражающие металлы, такие как латунь или медь, могут отражать лазерный луч. Это может привести к нестабильным порезам или повредить станок. Современные волоконные лазеры справляются с отражением лучше, чем CO2-лазеры, но риск все равно существует.
Первоначальные инвестиции в оборудование
Покупка волоконного лазерного резака обходится дороже, чем других инструментов для резки. К цене добавляются мощные системы, автоматизация и программное обеспечение.
Требования безопасности
Волоконные лазеры могут быть опасны без надлежащих мер безопасности. Луч невидим и мощен. Он может обжечь кожу или повредить глаза. Установки должны иметь соответствующее экранирование.
Качество луча
Луч волоконного лазера очень сфокусирован. Это хорошо для точности, но может оказаться сложным при работе с толстыми материалами. При неправильной настройке на срезе может появиться конусность или неровные края.
Области применения волоконно-лазерной резки
Волоконно-лазерная резка используется во многих отраслях промышленности. Она помогает создавать точные, повторяющиеся детали с быстрым временем выполнения заказа.
Автоматизированная индустрия
Волоконные лазеры используются для резки тела панели, кронштейныи конструкционных деталей. Высокая скорость и чистые края помогают удовлетворить производственные требования на линиях сборки автомобилей.
Аэрокосмическая и оборонная промышленность
Аэрокосмические детали требуют высокой точности и чистоты обработки. Они используются для резки деталей двигателей, элементов планера и структурных опор.
Производство медицинского оборудования
В медицинской промышленности волоконные лазеры используются для резки мелких деталей. К ним относятся хирургические инструменты, компоненты имплантатов и корпуса. Чистые края и жесткие допуски соответствуют строгим нормативным стандартам.
Электроника и корпуса
Волоконные лазеры режут тонкие металлы, используемые в электронных деталях и корпусах устройств. Они обрабатывают сложные конструкции кронштейнов, экранов и корпуса.
Как выбрать волоконно-лазерный резак?
Выбор подходящего волоконного лазерного резака зависит от того, какие детали вы изготавливаете, какие материалы режете и как быстро вам нужно работать.
Тип и толщина материала
Начните с того, что вы планируете резать. Более тонкие материалы требуют меньшей мощности. Для толстой плиты может потребоваться 6 кВт и более. Если вы работаете с отражающими металлами, убедитесь, что станок справляется с ними безопасно и эффективно.
Мощность и скорость
Более высокая мощность режет быстрее и справляется с более толстым металлом. Для общих работ с листовым металлом в большинстве случаев подходит мощность от 3 кВт до 6 кВт. Более высокая мощность означает более высокую стоимость, но и более высокую скорость производства.
Размер кровати
Выберите размер кровати, который соответствует вашим самым значительным частям тела. Стандартные размеры - 4'×8′ или 5'×10′. Большие станины позволяют вырезать больше деталей за один проход. Это повышает эффективность и снижает отходы материала.
В чем разница между технологией волоконного лазера и CO2-лазера?
Наиболее существенное различие заключается в способе генерации и доставки лазерного луча.
Лазерный источник
В волоконных лазерах используется твердотельный источник с волоконной оптикой. СО2-лазеры Используют газовую смесь и зеркала для направления луча.
Длина волны
Волоконные лазеры работают на расстоянии около 1,06 микрона. CO2-лазеры работают при 10,6 микрона. Металлы лучше поглощают свет волоконного лазера, что делает волоконные лазеры более эффективными для резки металла.
Скорость резки и эффективность использования мощности
Волоконные лазеры режут металл быстрее и потребляют меньше энергии. Они более энергоэффективны и дешевле в эксплуатации.
Обслуживание
Волоконные лазеры имеют меньше движущихся частей и нуждаются в меньшем обслуживании. CO2-лазеры нуждаются в регулярном выравнивании и имеют больше деталей для обслуживания.
Гибкость материала
CO2-лазеры лучше подходят для неметаллов, таких как дерево, пластик и стекло. Волоконные лазеры лучше всего подходят для металлов, особенно отражающих, таких как медь и алюминий.
Заключение
Волоконно-лазерная резка - это быстрый, точный и экономичный способ обработки металла. В нем используется мощный лазерный луч, проходящий через волоконную оптику, для скоростной и точной резки различных металлов. Этот метод обеспечивает чистые края, высокую эффективность и низкую стоимость обслуживания. Он идеально подходит для отраслей, где нужны надежные результаты и стабильное качество деталей.
Ищете надежного партнера для решения ваших задач по лазерной резке? Связаться с нами сегодня, чтобы обсудить ваш проект и получить бесплатное предложение!
Привет, я Кевин Ли
Последние 10 лет я занимался различными формами изготовления листового металла и делился здесь интересными идеями из своего опыта работы в различных мастерских.
Связаться
Кевин Ли
У меня более десяти лет профессионального опыта в производстве листового металла, специализирующегося на лазерной резке, гибке, сварке и методах обработки поверхности. Как технический директор Shengen, я стремлюсь решать сложные производственные задачи и внедрять инновации и качество в каждом проекте.
