Jaké jsou různé typy laserových řezacích strojů na trhu

Řezání laserem je součástí průmyslových provozů již od 60. let minulého století. S rozvojem laserové technologie se vysoká přesnost, vysoká rychlost a všestrannost stala hlavní výhodou procesu řezání laserem, díky kterému je řezání laserem v průmyslové oblasti stále důležitější. Díky své jedinečné konstrukci a účelu je laserový řezací stroj extrémně přesný, zejména při řezání jemných vzorů a malých otvorů. Podle typu laserového generátoru dělíme na laserový řezací stroj na tři typy: CO2 laserový řezací stroj, vláknový laserový řezací stroja laserový řezací stroj YAG/YVO. V tomto článku se budeme zabývat těmito třemi typy laserových řezacích strojů a jejich charakteristikami.

Stroj na řezání CO2 laserem

CO2 laserové řezací stroje jsou široce používány při řezání a gravírování nekovových materiálů. V závislosti na výkonu laseru se liší také typy a tloušťky materiálů, které mohou řezací stroje CO2 laserem řezat. Právě teď je toto laserové řezací zařízení oblíbenou volbou pro malé podniky, školy, dřevozpracující a fandy.

Princip fungování

CO2 laserové řezací stroje obvykle produkují laserový paprsek v plynem naplněné, utěsněné skleněné trubici. Vysoké napětí protéká trubicemi a reaguje s částicemi plynu, čímž zvyšuje jejich energii k produkci světla. Na každém konci tubusu jsou zrcadla, lomem několika zrcadel se světlo přenáší do laserové hlavy a pak zaostřovací čočka nainstalovaná na laserové hlavě sbíhá světlo do bodu. Dosahuje velmi vysoké teploty, takže materiál je okamžitě sublimován na plyn a odsáván odsávacím ventilátorem, aby bylo dosaženo účelu řezání materiálu.
CO2 laserový generátor produkuje neviditelné světlo v daleké infračervené oblasti spektra, s vlnovou délkou 9,6μm-10,6μm. Směs plynů uvnitř trubice je obvykle oxid uhličitý, dusík, vodík a helium. Schopnost laseru velmi rychle se zapínat a vypínat při každém průchodu laserovou hlavou umožňuje stroji řezat některé extrémně složité vzory.

Jaké materiály lze zpracovat

Vzhledem k tomu, že vlnová délka paprsku CO2 laserového generátoru je 10,64 um, který je snadno absorbován nekovovými materiály, je známý pro přesné a pečlivé řezání různých nekovových materiálů. Mezi materiály vhodné pro zpracování pomocí CO2 laserového řezacího stroje patří:

Dřevo a překližka: Může řezat dřevo a překližku, díky čemuž je populární v dřevozpracujícím a řemeslném průmyslu.
Akryl: Poskytuje čistý, leštěný řez na akrylových listech, často používaný pro značení, displeje a umělecké aplikace.
Plast: Může řezat všechny druhy plastů, včetně polykarbonátu (PC), polyethylentereftalátu (PET), polyvinylchloridu (PVC) atd., pro výrobu značek, balení a výrobu.
Kůže: Umožňuje složité řezy na kůži pro řemeslné, módní a čalounické účely.
Tkanina a textil: Používá se v textilním průmyslu k řezání složitých vzorů a vzorů na látky a jiné textilie.
Papír a lepenka: Je ideální pro jemné řezání papíru a lepenky pro balení, výrobu karet a další aplikace.
Pryž: Je schopen řezat pryžové materiály používané pro těsnění, těsnění a další průmyslové komponenty pro různé průmyslové a výrobní aplikace.
Nerezová ocel a uhlíková ocel: Může také řezat tenké plechy z nerezové oceli a uhlíkové oceli, ale má omezení ve srovnání se stroji na řezání vláknovým laserem a častěji se používá v aplikacích pro řezání kovů s nízkým výkonem.

Výhody

Vysoká kvalita řezu: CO2 laserový řezací stroj využívá bezkontaktní metodu zpracování, řezná hrana je méně ovlivněna teplem a snižuje deformaci obrobku. Zejména u měkkých materiálů, jako je kůže a tkanina, může zabránit průhybu vzniklému během řezání a obecně nevyžaduje sekundární zpracování.
Vysoká flexibilita řezání: Laserové zpracování je flexibilní a dokáže zpracovat jakýkoli vzor.
Vysoká rychlost řezání: rychlost řezání může dosáhnout 10 m/min a maximální rychlost polohování může dosáhnout 70 m/min.
Vysoká přesnost řezání: přesnost polohování 0,05 mm, přesnost opakovaného polohování 0,02 mm.
Levná cena stroje: malé CO2 laserové řezací stroje obvykle stojí pouze 3 000 amerických dolarů a velké CO2 laserové řezací stroje stojí pouze 5 000 amerických dolarů. Jedná se o dostupný rozpočet pro malou firmu.

CO2 laserové řezací stroje jsou ideální pro gravírování a řezání nekovových materiálů, které mohou přinést lepší výsledky ostří než mechanické řezání. Zejména v malých podnicích nevyžaduje investice do CO2 laserového řezacího stroje příliš vysoké náklady, ale může také zlepšit efektivitu výroby a snížit náklady na pracovní sílu podniku.

Nevýhody

Vysoké náklady na údržbu: Čočka CO2 laserového řezacího stroje vyžaduje pravidelnou údržbu a výměnu.
Nízká účinnost fotoelektrické konverze: Elektrooptická konverzní rychlost CO2 laserových generátorů je pouze asi 10%.
Omezené řezání kovových materiálů: Laserové řezání nerezové oceli a uhlíkové oceli ovlivněné vlnovou délkou laserového paprsku má nízkou účinnost a nízkou kvalitu a lze jej použít pouze pro produkty, které nevyžadují vysokou rychlost řezání a kvalitu řezání. Kromě nerezové oceli a uhlíkové oceli nemohou řezací stroje CO2 laserem zpracovávat jiné typy kovových materiálů.

Ačkoli CO2 laserové řezací stroje mají některé nevýhody, CO2 laserový generátor je stále cenově výhodnou možností ve srovnání s mechanickým řezáním nekovových materiálů.

Vláknový laserový řezací stroj

Vláknový laserový řezací stroj je nejnovější typ laserového řezacího zařízení v průmyslové oblasti, který nabízí bezprecedentní rychlost a přesnost pro kovovýrobu. Vláknový laserový řezací stroj může provádět ploché řezání i šikmé řezání a je vhodný pro vysoce přesné zpracování plechů. V současné době je technologie řezání vláknovým laserem široce používána v řadě infrastrukturních a výrobních aplikací.

Princip fungování

Vláknové laserové generátory zesilují paprsek pomocí speciálně navržených skleněných vláken, která sbírají energii z diod pumpy. Když tento výkonný laser dopadne na povrch materiálu, vysoce intenzivní světlo je absorbováno a přeměněno na teplo, které roztaví povrch. Vysokorychlostní proud vzduchu paralelně s laserovým paprskem se používá k odfouknutí roztaveného materiálu, čímž dojde k řezání obrobku.
První bod kontaktu vláknového laserového generátoru s materiálem musí být intenzivnější než následné interakce, protože tento první kontakt musí materiál spíše propíchnout, než jej jednoduše rozříznout, což vyžaduje použití vysoce výkonných pulzních paprsků. Stroje na řezání vláknovým laserem obvykle používají technologii počítačového numerického řízení, která umožňuje přijímat řezná data z počítačem podporovaného konstrukčního pracoviště. Tyto techniky pomáhají ovládat povrch materiálu nebo samotný laser, aby se vytvořil specifický vzor nebo design.

Jaké materiály lze zpracovat

Vláknové laserové řezací stroje jsou známé svou vysokou účinností a všestranností, zejména při řezání různých kovových materiálů. Vysoká hustota výkonu vláknových laserů dokáže tyto kovy přesně a rychle řezat:

Nerezová ocel: Vláknové laserové generátory mohou řezat různé třídy nerezové oceli s vynikající kvalitou hran a minimálním tepelným zkreslením, běžně používané v automobilovém, leteckém a stavebním průmyslu.
Měkká ocel: Vláknové laserové generátory jsou ideální pro řezání plechů a plechů z měkké oceli různých tlouštěk, běžně používané v různých konstrukčních aplikacích a obecné výrobě.
Hliník: Vláknové laserové generátory jsou ideální pro řezání hliníkových plechů a slitin, které se často používají v leteckých a automobilových aplikacích.
Měď: Měď je vysoce vodivý kov, který lze efektivně řezat pomocí generátoru vláknového laseru, díky čemuž je vhodný pro výrobu a zpracování elektrických součástek, trubek a dekorativních součástek.
Mosaz: Vláknové lasery mohou přesně řezat mosaz, kovovou slitinu známou pro své dekorativní aplikace.
Galvanizovaná ocel: Vláknové laserové generátory mohou řezat pozinkovanou ocel běžně používanou ve stavebnictví a výrobě.
Titan: Vláknové laserové generátory mohou řezat titan, lehký, ale pevný kov používaný v leteckém a lékařském průmyslu.
Ostatní kovové slitiny: Vláknové laserové generátory jsou schopny řezat různé kovové slitiny používané ve specializovaných aplikacích, čímž rozšiřují jejich použití v různých průmyslových odvětvích.

Výhody

Nízké náklady na údržbu: Vláknové laserové generátory jsou obvykle bezúdržbové a mají dlouhou životnost, minimálně 25 000 hodin. Životní cyklus vláknových laserových generátorů je proto mnohem delší než u ostatních dvou typů.
Silná fotoelektrická konverzní schopnost: Konverzní poměr mezi elektrickým a optickým vláknem laserových generátorů může dosáhnout až 50%, což je více než trojnásobek CO2 laserových generátorů, a spotřebovává méně energie při stejném výkonu.
Vysoká účinnost řezání: Generátor vláknového laseru je méně ovlivněn prostředím, může dosáhnout vysokého energetického výkonu v krátké době a rychlost řezání je vysoká. K přidržování plechu během řezání plechu nejsou potřeba žádné nástroje, což zvyšuje efektivitu řezání snížením nastavování a prostojů.
Vysoká kvalita řezání: bezkontaktní řezání je přijato, tepelně ovlivněná oblast řezného švu je malá, řezný šev je mezi 0,1-0,2 mm, kovová část po řezání nemá žádné otřepy a strusky a obecně nepotřebuje sekundární zpracování.

Vláknové laserové řezací stroje nabízejí bezkonkurenční výkon v kovovýrobě, řezání s přesností a přesností pro dosažení nejlepších výsledků. Řezání vláknovým laserem může dosáhnout vysoce kvalitních výsledků s vyšší rychlostí a nižší spotřebou materiálu než jiné typy laserového řezání.

Nevýhody

Vzhledem ke složité obsluze a širokému využití vláknových laserových řezacích strojů je jeho cena velmi drahá.
Vláknové laserové řezací stroje s nižším výkonem budou mít omezenou kvalitu řezu při zpracování silnějších kovů.
Počáteční pořizovací náklady na součásti vláknového laserového řezacího stroje jsou relativně vysoké.

Přes tyto a některé další nevýhody má řezání vláknovým laserem stále větší výhody. V posledních letech, s rozvojem laserové technologie a vznikem výkonných laserových generátorů, začala cena řezacích strojů vláknovým laserem klesat.

Laserový řezací stroj Nd:YAG/Nd:YVO

Nd:YAG laser využívá neodymem (Nd) dopovaný ytrium-hliníkový granátový krystal (Y3Al5O12). Lasery Nd:YVO využívají krystaly vanadičnanu dopovaného neodymem (YVO4) a fungují stejně jako lasery Nd:YAG. Lasery Nd:YVO mají ve srovnání s lasery Nd:YAG zlepšenou výkonovou stabilitu a během řezání nevytvářejí tolik tepla.

Princip fungování

Podobně jako u CO2 laserů je krystal umístěn mezi dvě zrcadla – jedno plně reflexní a jedno poloreflexní. Zdrojem čerpání fotonů je xenon/krypton záblesková trubice nebo řada laserových diod. V případě krystalů Nd:YAG/YVO dodává čerpací zdroj fotony, které zvyšují energetickou hladinu iontů neodymu. Jakmile je generován paprsek koherentního světla o vysoké intenzitě s frekvencí 1064 nm, je směrován do řezací hlavy pomocí zrcadel a nakonec je zaostřen do bodu pomocí čočky na řezné hlavě.

Jaké materiály lze zpracovat

Laserové řezací stroje YAG/YVO jsou v dnešní době méně běžné kvůli nástupu účinnějších vláknových laserových generátorů, ale stále mají specifické aplikace pro řezání určitých kovových materiálů. Mezi materiály, které lze řezat laserovým řezacím strojem YAG/YVO patří:

Nerezová ocel: Může řezat nerezovou ocel s přijatelnými výsledky, ale vláknové laserové generátory jsou pro tento materiál obvykle účinnější.
Měkká ocel: Laserové generátory YAG/YVO mohou řezat měkkou ocel, zejména tam, kde generátory vláknového laseru nejsou dostupné nebo praktické.
Hliník: Dokáže řezat hliník, ale je obecně méně účinný a řeže pomaleji než generátor vláknového laseru.
Měď: Řeže měď, zejména tenčí plechy, a používá se hlavně pro elektrické součástky, instalatérské a umělecké aplikace.
Mosaz: Může řezat mosazné desky, ale stejně jako měď je lepší pro řezání tenčích materiálů, často používaných pro dekorativní účely a elektrické součástky.
Určité slitiny: Může také zpracovávat určité kovové slitiny v závislosti na jejich složení a tloušťce.

Výhody

Vysoká přesnost řezání: Přesnost laserového řezání YAG/YVO umožňuje mikrořezání dílů o velikosti 1 mm² s tolerancemi až +/- 20 mikronů.
Ve srovnání s vláknovými laserovými generátory mají laserové generátory Nd:YAG/YVO lepší kvalitu paprsku a vyšší hustotu výkonu.

Řezání laserem YAG/YVO výrazně snižuje výrobní náklady a výrazně zlepšuje kvalitu výsledků ve srovnání s tradičními technikami, jako je řezání drátem a vodní tryskání. Jednotku lze snadno implementovat pomocí integrovaného CAD/CAM a pro pohodlnější obsluhu lze importovat soubory v grafickém formátu.

Nevýhody

Vysoké provozní náklady: Laserové generátory YAG/YVO vyžadují pravidelnou a nákladnou údržbu a vysoké provozní náklady.
Špatná energetická účinnost: Laserové generátory YAG/YVO mají vyšší hustotu výkonu než vláknové lasery, ale energetická účinnost je v jednociferných číslech.
Složitá struktura: napájecí zdroj je objemný a vyžaduje optickou cestu, aby fungoval.

S rozvojem a širokým uplatněním vláknových laserových generátorů byl Nd:YAG/YVO postupně nahrazován v oblasti obrábění kovů.

Shrnout

Laserové řezací stroje jsou mezi uživateli oblíbené pro svou všestrannost. Různé typy laserových řezacích zařízení mají své vlastní oblasti použití. Výběr správného stroje pro vaši dílnu je klíčem ke zvýšení produktivity. Tento článek představuje tři typy laserových řezacích strojů, vysvětluje, jak fungují, a probírá jejich klady a zápory a materiály, které mohou zpracovávat. Doufám, že vám tyto informace pomohou při nákupu laserového řezacího stroje.
Chcete-li se dozvědět více o laserových řezacích strojích, můžete nás kdykoli kontaktovat. Inženýři AccTek Laser poskytnou perfektní řešení podle vaší konkrétní aplikace a poskytnou vám podrobné informace o ceně.

Laserové zařízení

Kontaktní informace

Získejte laserová řešení