Cięcie laserowe metali: zasady działania i zalety

Cięcie laserem metalu nadaje się do cięcia blach o grubości do 80 mm oraz rur o różnych przekrojach. Cięcie laserem metalu aktywnie wypiera z rynku inne metody cięcia, gdyż technologia szybko się rozwija, a prędkość cięcia laserem metalu, maksymalne możliwe grubości cięcia i wydajność maszyn do cięcia laserem metalu z roku na rok rosną.

W tym artykule wyjaśnimy podstawowe zasady działania maszyn do cięcia laserem metalu, jaka jest ich przewaga nad innymi technologiami cięcia metalu, jakie metale można ciąć i co można wytworzyć za pomocą cięcia laserem metalu oraz jak działają różne modele cięcia laserem metali maszyny się różnią.

Zasady działania cięcia laserowego metali

Nowoczesne maszyny do cięcia laserowego metalu wykorzystują jako emiter światłowodowe źródło lasera. Proces generowania odbywa się w diodach pompujących za pomocą rezonatora, a następnie wiązka lasera podawana światłowodem do głowicy laserowej wycinarki laserowej do metalu, gdzie znajduje się kolimator i soczewka ogniskująca.

Skupiona wiązka lasera ma dużą gęstość mocy ze względu na swoją monochromatyczność i spójność.

Monochromatyczność oznacza, że widmo emitowanych długości fal jest tak wąskie, że można powiedzieć, że fotony promieniowania laserowego mają tę samą lub prawie tę samą długość fali.

Spójność odnosi się do spójności ruchów fal lasera. Spójność czasowa zapewnia niezmienność oscylacji w tym samym punkcie przestrzeni w różnym czasie, natomiast spójność przestrzenna zapewnia, że promieniowanie laserowe jest jednokierunkowe, a granica dyfrakcyjna, czyli minimalna wartość plamki wiązki lasera emitowanej przez wycinarkę laserową do metalu, został osiągnięty.

Dzięki temu wycinarka laserowa do metalu jest w stanie skupić się w punkcie o średnicy 0,01 mm przy gęstości mocy 10¹³W lub większej, co pozwala promieniowaniu laserowemu nagrzać metal do temperatury topnienia na powierzchni 8 razy mniejszej niż ludzki włos w ułamku sekundy.

W trybie impulsowym czas trwania każdego pojedynczego impulsu może wynosić nawet 10‾¹⁵ sekund.

Cięcie laserowe metali dzieli się na dwie podstawowe metody: cięcie metodą stapiania i cięcie sublimacyjne.

Cięcie laserowe metali

Wysoka gęstość mocy wiązki laserowej natychmiast topi metal, podczas gdy do strefy cięcia dostarczany jest pomocniczy gaz, który wydmuchuje stopiony materiał i może również schłodzić obszar wokół strefy cięcia.

W laserowym cięciu metalu nagrzewanie następuje lokalnie na niewielkim obszarze wokół punktu uderzenia, dzięki czemu materiał nie ulega przegrzaniu ani deformacji.

Laserowe cięcie sublimacyjne metali

Metoda ta jest częściej stosowana w mikroinżynierii do cięcia laserowego cienkich metali. Jest bardzo energochłonny, ponieważ do odparowania materiału bez deformacji wykorzystywane są lasery nanosekundowe o dużej mocy. Wydajność jest 5-8 razy niższa niż przy cięciu laserowym metali.

Zalety cięcia laserowego w porównaniu z innymi metodami cięcia metalu

Cięcie laserowe metalu to jedna z najmłodszych, a jednocześnie najbardziej zaawansowanych metod cięcia blach i rur. Ma następujące zalety:

Brak odpadów w postaci wiórów, pyłu metalicznego lub materiałów pomocniczych do cięcia, takich jak piasek, podczas cięcia strumieniem wody;
Łatwa i bezpieczna obsługa wycinarki laserowej do metalu. Nie ma potrzeby specjalnie wyposażonego pomieszczenia i kombinezonów ochronnych;
Precyzyjne cięcie laserowe metalu. Średnica lasera do 0,01 mm, dokładność repozycjonowania - 0,02 mm;
Materiał nie jest zdeformowany. Strefa wpływu ciepła jest tak mała, że metal cięty laserem nie ma czasu na wystarczające nagrzanie;
Idealnie czyste cięcie. Po cięciu laserem metal nie wymaga żadnej obróbki końcowej, na powierzchni cięcia nie ma zadziorów ani żużli, a gotowy produkt często trafia do pracy bez żadnej obróbki końcowej;
Cięcie laserowe metali skomplikowanych projektów. W przeciwieństwie do np. cięcia piłą taśmową, laser może wycinać kontury o dowolnej złożoności;
Szybkość działania. Laserowe wycinarki do metalu firmy Wattsan osiągają prędkość do 60 m/min podczas cięcia laserowego metali, zwłaszcza cienkich blach. I prędkość biegu jałowego do 140 m/min;
Żywotność. Średnia długość życia maszyny do cięcia laserowego metalu wynosi ponad 11 lat ;
Komputerowe sterowanie numeryczne . System sterowania maszyny wykonuje większość cięcia laserowego metalu, co zapewnia pełną spójność produktu i ogranicza do minimum niedokładności i odrzuty;
Łatwe do nauki. Podstawowych zasad cięcia laserem metalu i pracy z maszyną do cięcia laserem metalu można nauczyć się w ciągu jednego dnia roboczego.
Wszechstronność maszyny. Czas wprowadzenia nowego produktu na rynek może zająć kilka minut; podczas pracy operator może zmienić konfigurację produktu w celu dostosowania do zadania.
Brak materiałów eksploatacyjnych . Podczas działania maszyny do cięcia laserowego metalu materiały eksploatacyjne albo nie istnieją, albo są tanie. Głównym zużyciem jest materiał i gazy pomocnicze.

Cięcie laserowe metali. Jakie metale można ciąć

Laserowa maszyna do cięcia metalu. Wszystko, co chciałeś wiedzieć o laserowym cięciu metali Cięcie laserowe metali: zasady działania i zalety 1

Do cięcia laserowego nadają się następujące metale:

Stal węglowa,
Stal galwanizowana,
stal stopowa,
Stal nierdzewna,
miedź,
mosiądz,
aluminium,
tytan.

Jeśli laserowa maszyna do cięcia metalu jest wyposażona w specjalny zespół, może ciąć nie tylko blachę, ale także rury okrągłe i prostokątne. Istnieją również specjalistyczne maszyny do cięcia laserowego rur metalowych.

Każdy rodzaj metalu wymaga określonego gazu pomocniczego do cięcia laserowego.

Do cięcia laserowego metali żelaznych wykorzystuje się powietrze lub tlen. Laserowe cięcie metalu powietrzem wymaga kompresora, dzięki czemu można ciąć stosunkowo małe grubości do 3-5 mm. Jednak przy wystarczającej mocy źródła lasera maksymalna grubość materiału może wynosić do 20 mm. Laserowe cięcie metalu tlenem sprawia, że cięcie jest kilkukrotnie szybsze.

Gazy obojętne, najczęściej azot, wykorzystywane są do następujących zadań:

do cięcia laserowego metali posiadających właściwości antykorozyjne w celu ich konserwacji;
do cięcia laserowego metali o dużej przewodności cieplnej, miedzi i aluminium, w celu uniknięcia tworzenia się zgarów;
tytan do cięcia wymaga argonu, ponieważ po cięciu innymi gazami metal ten staje się porowaty i kruchy.

Metali o wysokim współczynniku odbicia nie wolno ciąć na maszynie do cięcia laserowego metalu, chyba że źródło lasera jest wyposażone w system zabezpieczający przed cofnięciem się, w przeciwnym razie wiązka lasera może skierować się wstecz do źródła i je uszkodzić. Obecnie przed tego typu odbiciami chronione są jedynie emitery IPG.

Laserowa maszyna do cięcia metalu nie nadaje się dobrze do cięcia materiałów drewnianych . Co więcej, byłoby to rozwiązanie nieopłacalne, gdyż maszyny CO2 idealnie nadają się do materiałów drewnopochodnych, a przy tym są znacznie tańsze od wycinarek laserowych do metalu.

Aby uzyskać więcej informacji na temat wyboru maszyny do cięcia laserowego metalu, skontaktuj się z menadżerami Virmer: +31208082045 , e-mail: info@virmer.com .

Zastosowania do cięcia laserowego metalu

Cięcie laserowe metalu znajduje zastosowanie w przemyśle stoczniowym, konstrukcji samolotów i maszyn, produkcji samochodów, budownictwie, oprzyrządowaniu, przemyśle medycznym i spożywczym.

Co można wyprodukować za pomocą maszyn do cięcia laserowego metalu?

konstrukcje metalowe do budowy i okładzin budynków;
żelazne drzwi i meble metalowe;
meble do przechowywania: regały, szafki, półki, szuflady, tace;
konstrukcje reklamowe: szyldy, litery ekspozycyjne, stojaki, gabloty, stojaki reklamowe;
obudowy i panele urządzeń;
systemy wentylacyjne;
elementy montażowe;
sprzęt i meble dla medycyny i handlu;
dekoracyjne grille zewnętrzne;
projekty zewnętrzne i wewnętrzne, takie jak niestandardowe bramy metalowe;
cięcie laserowe elementów metalowych o dowolnej złożoności;
dowolne konstrukcje metalowe na wymiar.

Jaka jest różnica między maszynami do cięcia laserowego metalu

Jak wybrać przecinarkę do metalu z włókna Cięcie laserowe metali: zasady działania i zalety 1

Laserowe maszyny do cięcia metalu Wattsan dostępne na naszej stronie internetowej można podzielić na 3 główne kategorie: E-line, S-line i HARD-line. Linie E i S dostępne są w rozmiarach obszaru roboczego 1300x2500 mm i 1500x3000 mm, natomiast linia HARD ma wymiary 1500x3000, 4000x2000 i 6000x2000 mm.

Główną różnicą pomiędzy trzema modelami jest maksymalna moc źródła lasera, konstrukcja obudowy i podzespoły. To w konsekwencji determinuje wydajność i maksymalną możliwą grubość ciętego materiału.

Im grubszy materiał, tym mocniejsze źródło lasera jest wymagane do cięcia metalu i tym większe są wymagania dotyczące łoża maszyny i wszystkich komponentów.

Jeśli chodzi o cechy wspólne tych modeli, można wyróżnić następujące punkty:

Te maszyny do cięcia laserowego metalu są przeznaczone do pracy przez całą dobę;
Rama w całości spawana wzmocniona wewnętrznymi żebrami co 400 mm;
Źródła laserowe wiodących producentów: IPG, Raycus, MaxPhotonics, JPT;
Solidna i lekka suwnica aluminiowa;
szyny prowadzące HIWIN i regały spiralne LEAN B2;
Metalowa osłona szyn prowadzących chroni przed iskrami i przepaleniem poprzez ochronę falistą;
silniki Mitsubishi ze skrzyniami biegów Shimpo; różne modele mają różną moc wyjściową w zależności od obciążenia;
elektryka Siemensa;
kontroler FSCUT;
Oprogramowanie CYPCUT umożliwia zdalną diagnostykę systemu oraz szereg funkcji przyspieszających i upraszczających cięcie laserowe metali;
System odciągu strefowego jest bardziej wydajny i ekonomiczny, ponieważ działa tylko w tym segmencie maszyny, w którym tnie się metal.

Przyjrzyjmy się teraz bliżej różnicom pomiędzy maszynami do cięcia laserowego metalu Wattsan E-line, S-line i HARD.

Laserowe wycinarki do metalu Wattsan E-line

Jest to podstawowy model maszyny do cięcia laserowego metalu i jest bardziej odpowiedni do szybkiego cięcia laserowego cienkiego metalu. Cechy linii E:

Nadaje się do cięcia laserowego metali o grubości do 4 mm;
Wyposażony w źródło laserowe IPG, Maxphotonics, JPT lub Raycus o mocy 1000, 1500 lub 2000 W;
Prędkości jazdy do 80 m/min przy przyspieszeniu od 1G;
Całkowicie spawana rama ma przekrój 6-8 mm;
silniki Mitsubishi o mocy 1 kW i skrzynie biegów Shimpo;
Oś X i Y: szyny prowadzące HIWIN 20 mm i regały śrubowe Lean B2;
Oś Z: szyny prowadzące HIWIN 15 mm i kulowo-śrubowe 16 mm;
Standardowo dostępne z głowicą laserową RayTools, opcjonalnie z głowicą laserową WSX lub Precitec.

Więcej szczegółów na temat takiej maszyny do cięcia laserowego metalu można znaleźć w Wattsan 1325 E.

Wszystkie ramy metalowych maszyn laserowych Wattsan poddawane są procesowi wyżarzania – wieloetapowej obróbce cieplnej w specjalnym piecu – w celu zmniejszenia naprężeń w metalu. Zapewnia to pracę bez wypaczeń przez minimum 10 lat.

Laserowe wycinarki do metalu Wattsan S-line

Zaprojektowane do szybkiego i precyzyjnego cięcia laserowego metali o średniej grubości. Cechy maszyn do cięcia laserowego metalu S-line:

Nadaje się do cięcia laserowego metali o grubości do 12 mm;
Wyposażone w źródło laserowe IPG, Maxphotonics, JPT lub Raycus o mocy od 1000 W do 6000 W;
Prędkości jazdy do 140 m/min przy przyspieszeniu 2G;
Całkowicie spawana rama ma przekrój 8-12 mm;
silniki Mitsubishi o mocy 2 kW i skrzynie biegów Shimpo;
Oś X i Y: szyny prowadzące HIWIN 20 mm i regały śrubowe Lean B2;
Oś Z: szyny prowadzące HIWIN 15 mm i kulowo-śrubowe 16 mm;
Standardowo dostępne z głowicą laserową RayTools, opcjonalnie z głowicą laserową WSX lub Precitec.

W fabryce Wattsan wysoce precyzyjna zautomatyzowana maszyna frezuje idealnie płaskie podkładki do szyn prowadzących i regałów śrubowych. Zapewnia to ich współosiowość i równoległość, gwarantując w ten sposób dokładność repozycjonowania wynoszącą 0,02 mm.

Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Wattsan 1530S .

Laserowe wycinarki do metalu Wattsan S-line mogą być również wyposażone w wymienne stoły, zespół do cięcia rur i kabinę ochronną.

Wymienne stoły

Tablechange oszczędza czas, zapewniając, że podczas gdy jeden stół jest używany do laserowego cięcia blachy, operator usuwa wycięte elementy i układa nowy arkusz materiału na drugim. Automatyczna zmiana stołu trwa od 18 do 30 sekund.

Na przykład laserowa maszyna do cięcia metalu Wattsan 1530 Tablechange .

Zespół do cięcia rur

Montowany jest bezpośrednio obok maszyny. Umożliwia cięcie zarówno blach, jak i rur metalowych. Na przykład rotacyjna wycinarka laserowa do metalu Wattsan 1530 .

Wattsan 1530 Rotatory tnie rury okrągłe do 220 mm i prostokątne do 160 mm o długości od 3 do 9 metrów. Dopuszczalne wymiary przy cięciu laserowym blachy: 1500x3000 mm.

Kabina ochronna

Został zaprojektowany z myślą o bezpieczeństwie podczas korzystania ze źródeł laserowych średniej i dużej mocy. Całkowicie zamyka obszar roboczy maszyny do cięcia laserowego metalu i posiada okienka chroniące przed odbitymi wiązkami laserowymi i iskrami.

Opcjonalne akcesoria można łączyć ze sobą lub montować wszystkie na raz, tak jak w laserowej maszynie do obróbki metalu Wattsan 1530 Tablechange Rotatory Cabine .

Odrębną klasę laserowych maszyn do metalu stanowi wycinarka laserowa do metalu Wattsan RD , specjalizująca się w cięciu metalowych rur i belek

Przeznaczone do cięcia szczególnie grubych metali. Wyposażona standardowo w wymienne stoły, gdyż tego typu wycinarka laserowa początkowo wiąże się z dużym nakładem pracy. Cechy linii HARD:

Nadaje się do cięcia metali o grubości do 80 mm;
Wyposażony w źródło lasera IPG o mocy od 3000 do 20000 W;
Prędkości jazdy do 140 m/min przy przyspieszeniu 2G;
Całkowicie spawana rama ma przekrój 15-18 mm;
Rama maszyny zabezpieczona jest powłoką grafitowo-ceramiczną oraz miedzianymi płytkami odbijającymi i niwelującymi efekty termiczne;
Żebra wzmacniające o grubości 16 mm na obwodzie wewnątrz ramy;
Całkowicie zamknięta konstrukcja obudowy z systemem filtracji powietrza;
silniki Mitsubishi o mocy 1,3 kW i skrzynie biegów Shimpo;
Oś X i Y: szyny prowadzące HIWIN 30 mm i regały śrubowe Lean B2;
Oś Z: szyny prowadzące HIWIN 25 mm i kulowo-śrubowe 25 mm;
Zwiększony przekrój suwnicy aluminiowej;
Domyślnie dostarczany z głowicą laserową Precitec;
Wyposażony w dwie kamery: do obserwacji pracy wewnątrz maszyny i do obserwacji wymiennych stołów;
Oddzielna szafka elektryczna zapewniająca łatwy dostęp.

Różnica między cięciem laserem światłowodowym i laserowym CO2

Co to jest laser CO2 CNC i jak działa? Cięcie laserowe metali: zasady działania i zalety 1

Skoro piszemy o cięciu laserem metalu, nie możemy nie wspomnieć, że niektóre maszyny CO2 nadają się również do tego celu. Na przykład Wattsan NC-1612, który może ciąć również materiały niemetalowe.

Moc lampy laserowej tej maszyny wynosi 130-150 W, a wielkość pola roboczego: 1600x1200 mm. Ta wszechstronna maszyna tnie metale o grubości do 1,5 mm, a także inne standardowe materiały dla laserów CO2 : sklejkę , fornir, MDF, drewno , tworzywa sztuczne , tekstylia , skórę i futro.

Więcej o wycinarce laserowej do metalu Wattsan NC-1612 przeczytasz na naszej stronie internetowej.

Wnioski

Laserowa maszyna do cięcia metalu jest najbardziej produktywnym narzędziem do cięcia blach i rur. Cena dowolnej wycinarki laserowej do metalu uzależniona jest od mocy emitera i szeregu innych parametrów.

Aby umówić się na konsultację lub demonstrację online maszyn do cięcia laserowego metalu, skontaktuj się z menadżerami Virmer: +31208082045 , e-mail: info@virmer.com .