Quali sono i diversi tipi di macchine da taglio laser sul mercato

Il taglio laser fa parte delle operazioni industriali sin dagli anni '60. Con lo sviluppo della tecnologia laser, l'alta precisione, l'alta velocità e la versatilità sono diventati i principali vantaggi del processo di taglio laser, rendendo il taglio laser sempre più importante nel campo industriale. Grazie alla sua struttura e al suo scopo unici, una macchina da taglio laser è estremamente precisa, soprattutto quando si tagliano disegni delicati e piccoli fori. In base al tipo di generatore laser dividiamo il macchina da taglio laser in tre tipi: Macchina da taglio laser CO2, macchina per il taglio laser in fibrae macchina da taglio laser YAG/YVO. In questo articolo discuteremo di questi tre tipi di macchine per il taglio laser e delle loro caratteristiche.

Macchina da taglio laser CO2

Le macchine per il taglio laser CO2 sono ampiamente utilizzate nel taglio e nell'incisione di materiali non metallici. A seconda della potenza del laser, anche i tipi di materiale e gli spessori che le macchine per il taglio laser a CO2 possono tagliare sono diversi. In questo momento, questo dispositivo di taglio laser è una scelta popolare per piccole imprese, scuole, falegnami e hobbisti.

Principio di funzionamento

Le macchine da taglio laser a CO2 producono tipicamente un raggio laser in un tubo di vetro sigillato e riempito di gas. Un'alta tensione scorre attraverso i tubi e reagisce con le particelle di gas, aumentando la loro energia per produrre luce. Ci sono specchi a ciascuna estremità del tubo, attraverso la rifrazione di diversi specchi, la luce viene trasmessa alla testa del laser, quindi la lente di focalizzazione installata sulla testa del laser converge la luce in un punto. Raggiunge una temperatura molto elevata tanto che il materiale viene immediatamente sublimato in gas e risucchiato via dall'aspiratore, per raggiungere lo scopo di tagliare il materiale.
Il generatore laser CO2 produce luce invisibile nella gamma del lontano infrarosso dello spettro, con una lunghezza d'onda di 9,6μm-10,6μm. La miscela di gas all'interno del tubo è solitamente composta da anidride carbonica, azoto, idrogeno ed elio. La capacità del laser di accendersi e spegnersi molto rapidamente ad ogni passaggio della testa laser consente alla macchina di tagliare disegni estremamente complessi.

Quali materiali possono essere lavorati

Poiché la lunghezza d'onda del raggio del generatore laser CO2 è di 10,64um, che viene facilmente assorbita dai materiali non metallici, è famoso per il taglio preciso e meticoloso di vari materiali non metallici. I materiali adatti alla lavorazione con una macchina per il taglio laser CO2 includono:

Legno e compensato: può tagliare legno e compensato, rendendolo popolare nelle industrie della lavorazione del legno e dell'artigianato.
Acrilico: Fornisce un taglio pulito e lucido su lastre acriliche, spesso utilizzate per segnaletica, display e applicazioni artistiche.
Plastica: può tagliare tutti i tipi di plastica, inclusi policarbonato (PC), polietilene tereftalato (PET), cloruro di polivinile (PVC), ecc., per la realizzazione di insegne, imballaggi e produzione.
Pelle: consente tagli complessi sulla pelle per scopi di artigianato, moda e tappezzeria.
Tessuto e tessuti: viene utilizzato nell'industria tessile per tagliare modelli e disegni intricati su tessuti e altri tessuti.
Carta e cartone: è ideale per il taglio fine su carta e cartone per imballaggi, creazione di biglietti e altre applicazioni.
Gomma: è in grado di tagliare materiali in gomma utilizzati per guarnizioni, tenute e altri componenti industriali per varie applicazioni industriali e manifatturiere.
Acciaio inossidabile e acciaio al carbonio: può anche tagliare lamiere sottili in acciaio inossidabile e acciaio al carbonio, ma presenta limitazioni rispetto alle macchine per il taglio laser in fibra ed è più comunemente utilizzato nelle applicazioni di taglio dei metalli a bassa potenza.

Vantaggi

Alta qualità di taglio: la macchina da taglio laser CO2 adotta un metodo di lavorazione senza contatto, il tagliente è meno influenzato dal calore e riduce la deformazione del pezzo. Soprattutto per materiali morbidi come pelle e tessuto, può evitare la flessione che si forma durante il taglio e generalmente non richiede una lavorazione secondaria.
Elevata flessibilità di taglio: la lavorazione laser è flessibile e può elaborare qualsiasi modello.
Alta velocità di taglio: la velocità di taglio può raggiungere i 10 m/min e la velocità massima di posizionamento può raggiungere i 70 m/min.
Elevata precisione di taglio: precisione di posizionamento 0,05 mm, precisione di posizionamento ripetuto 0,02 mm.
Prezzo economico della macchina: le piccole macchine per il taglio laser a CO2 di solito costano solo 3.000 dollari USA e le macchine per il taglio laser a CO2 su larga scala costano solo 5.000 dollari USA. Questo è un budget accessibile per una piccola impresa.

Le macchine per il taglio laser CO2 sono ideali per l'incisione e il taglio di materiali non metallici, che possono portare a risultati di bordo migliori rispetto al taglio meccanico. Soprattutto nelle piccole imprese, investire in una macchina per il taglio laser CO2 non richiede costi eccessivi, ma può anche migliorare l'efficienza produttiva e ridurre i costi di manodopera per l'impresa.

Svantaggi

Elevati costi di manutenzione: la lente della macchina da taglio laser CO2 necessita di manutenzione e sostituzione regolari.
Bassa efficienza di conversione fotoelettrica: il tasso di conversione elettro-ottica dei generatori laser CO2 è solo di circa 10%.
Taglio limitato di materiali metallici: influenzato dalla lunghezza d'onda del raggio laser, il taglio laser CO2 dell'acciaio inossidabile e dell'acciaio al carbonio ha una bassa efficienza e una scarsa qualità e può essere utilizzato solo per prodotti che non richiedono un'elevata velocità di taglio e qualità di taglio. Oltre all'acciaio inossidabile e all'acciaio al carbonio, le macchine per il taglio laser CO2 non possono lavorare altri tipi di materiali metallici.

Sebbene le macchine per il taglio laser CO2 presentino alcuni svantaggi, il generatore laser CO2 è ancora un'opzione conveniente rispetto al taglio meccanico di materiali non metallici.

Macchina da taglio laser a fibra

La macchina per il taglio laser a fibra è il tipo più recente di attrezzatura per il taglio laser nel campo industriale, che offre velocità e precisione senza precedenti all'industria della fabbricazione dei metalli. La macchina da taglio laser fibra può eseguire sia il taglio piano che il taglio obliquo ed è adatta alla lavorazione ad alta precisione di lamiere. Attualmente, la tecnologia di taglio laser a fibra è ampiamente utilizzata in una vasta gamma di applicazioni infrastrutturali e produttive.

Principio di funzionamento

I generatori laser a fibra amplificano il raggio utilizzando fibre di vetro appositamente progettate che raccolgono energia dai diodi della pompa. Quando questo potente laser colpisce la superficie di un materiale, la luce ad alta intensità viene assorbita e convertita in calore, che fonde la superficie. Un flusso d'aria ad alta velocità parallelo al raggio laser viene utilizzato per soffiare via qualsiasi materiale fuso, tagliando così il pezzo.
Il primo punto di contatto del generatore laser in fibra con il materiale deve essere più intenso delle successive interazioni perché questo primo contatto deve perforare il materiale piuttosto che semplicemente tagliarlo, il che richiede l'uso di raggi pulsati ad alta potenza. In genere, le macchine per il taglio laser in fibra utilizzano una tecnologia a controllo numerico computerizzato che consente di ricevere i dati di taglio da una stazione di lavoro di progettazione assistita da computer. Queste tecniche aiutano a controllare la superficie del materiale o il laser stesso per produrre un motivo o un disegno specifico.

Quali materiali possono essere lavorati

Le macchine per il taglio laser in fibra sono note per la loro elevata efficienza e versatilità, soprattutto nel taglio di vari materiali metallici. L'elevata densità di potenza dei laser in fibra può tagliare questi metalli in modo preciso e rapido:

Acciaio inossidabile: i generatori laser a fibra possono tagliare vari gradi di acciaio inossidabile con un'eccellente qualità dei bordi e una distorsione termica minima, comunemente utilizzati nei settori automobilistico, aerospaziale ed edile.
Acciaio dolce: i generatori laser a fibra sono ideali per il taglio di lamiere e lastre di acciaio dolce di vari spessori, comunemente utilizzate in varie applicazioni strutturali e nella produzione generale.
Alluminio: i generatori laser in fibra sono ideali per il taglio di lamiere e leghe di alluminio, spesso utilizzate nelle applicazioni aerospaziali e automobilistiche.
Rame: il rame è un metallo altamente conduttivo che può essere tagliato efficacemente utilizzando un generatore laser a fibra, rendendolo adatto alla produzione e alla lavorazione di componenti elettrici, tubi e componenti decorativi.
Ottone: i laser in fibra possono tagliare con precisione l'ottone, una lega metallica nota per le sue applicazioni decorative.
Acciaio zincato: i generatori laser a fibra possono tagliare l'acciaio zincato comunemente utilizzato nella costruzione e nella produzione.
Titanio: i generatori laser a fibra possono tagliare il titanio, un metallo leggero ma resistente utilizzato nell'industria aerospaziale e medica.
Altre leghe metalliche: i generatori laser a fibra sono in grado di tagliare varie leghe metalliche utilizzate in applicazioni specializzate, ampliando la loro applicazione in vari settori.

Vantaggi

Bassi costi di manutenzione: i generatori laser a fibra sono generalmente esenti da manutenzione e hanno una lunga durata, almeno 25.000 ore. Pertanto, il ciclo di vita dei generatori laser in fibra è molto più lungo rispetto alle altre due tipologie.
Forte capacità di conversione fotoelettrica: il tasso di conversione da elettrico a ottico dei generatori laser in fibra può raggiungere fino a 50%, che è più di tre volte quello dei generatori laser CO2 e consuma meno energia alla stessa potenza.
Elevata efficienza di taglio: il generatore laser a fibra è meno influenzato dall'ambiente, può raggiungere un'elevata produzione di energia in breve tempo e la velocità di taglio è elevata. Non sono necessari strumenti per trattenere la lamiera durante il taglio della lamiera, aumentando l'efficienza di taglio riducendo i tempi di installazione e fermo macchina.
Alta qualità di taglio: viene adottato il taglio senza contatto, l'area interessata dal calore della cucitura di taglio è piccola, la cucitura di taglio è compresa tra 0,1-0,2 mm, la sezione metallica dopo il taglio non presenta fenomeni di sbavature e scorie e generalmente non necessita lavorazione secondaria.

Le macchine da taglio laser a fibra offrono prestazioni impareggiabili nella fabbricazione dei metalli, tagliando con precisione e accuratezza per ottenere i migliori risultati. Il taglio laser a fibra può ottenere risultati di alta qualità con velocità più elevate e un consumo di materiale inferiore rispetto ad altri tipi di taglio laser.

Svantaggi

A causa del funzionamento complesso e dell’ampia gamma di usi delle macchine da taglio laser a fibra, il suo prezzo è molto costoso.
Le macchine da taglio laser a fibra con potenza inferiore avranno una qualità di taglio limitata durante la lavorazione di metalli più spessi.
Il costo di acquisto iniziale dei componenti della macchina per il taglio laser in fibra è relativamente alto.

Nonostante questo e alcuni altri svantaggi, il taglio laser a fibra presenta ancora maggiori vantaggi. Negli ultimi anni, con lo sviluppo della tecnologia laser e l’emergere di generatori laser ad alta potenza, il prezzo delle macchine da taglio laser a fibra ha iniziato a diminuire.

Macchina per taglio laser Nd:YAG/Nd:YVO

Un laser Nd:YAG utilizza cristalli di granato di ittrio e alluminio drogati al neodimio (Nd) (Y3Al5O12). I laser Nd:YVO utilizzano cristalli di vanadato drogati al neodimio (YVO4) e funzionano allo stesso modo dei laser Nd:YAG. I laser Nd:YVO hanno una migliore stabilità di potenza rispetto ai laser Nd:YAG e non generano tanto calore durante il taglio.

Principio di funzionamento

Simile ai laser CO2, il cristallo è posizionato tra due specchi: uno completamente riflettente e uno semiriflettente. La sorgente fotonica di pompaggio è un tubo flash allo xeno/krypton o una serie di diodi laser. Nel caso dei cristalli Nd:YAG/YVO, la sorgente di pompaggio fornisce fotoni che aumentano il livello energetico degli ioni neodimio. Una volta generato un raggio di luce coerente e ad alta intensità con una frequenza di 1064 nm, questo viene diretto alla testa di taglio mediante specchi e infine focalizzato su un punto utilizzando una lente sulla testa di taglio.

Quali materiali possono essere lavorati

Le macchine per il taglio laser YAG/YVO sono oggi meno comuni a causa dell'aumento di generatori laser in fibra più efficienti, ma hanno ancora applicazioni specifiche per il taglio di determinati materiali metallici. I materiali che possono essere tagliati con una macchina da taglio laser YAG/YVO includono:

Acciaio inossidabile: può tagliare l'acciaio inossidabile con risultati accettabili, ma i generatori laser a fibra sono generalmente più efficaci per questo materiale.
Acciaio dolce: i generatori laser YAG/YVO possono tagliare l'acciaio dolce, soprattutto dove i generatori laser in fibra non sono disponibili o pratici.
Alluminio: può tagliare l'alluminio, ma è generalmente meno efficiente e taglia più lentamente di un generatore laser a fibra.
Rame: taglia il rame, in particolare i fogli più sottili, ed è utilizzato principalmente per componenti elettrici, impianti idraulici e applicazioni artistiche.
Ottone: può tagliare lastre di ottone, ma come il rame è migliore per tagliare materiali più sottili, spesso usati per scopi decorativi e componenti elettrici.
Alcune leghe: può trattare anche alcune leghe metalliche, a seconda della loro composizione e spessore.

Vantaggi

Elevata precisione di taglio: la precisione del taglio laser YAG/YVO consente il microtaglio di parti fino a 1 mm² con tolleranze fino a +/- 20 micron.
Rispetto ai generatori laser a fibra, i generatori laser Nd:YAG/YVO hanno una migliore qualità del raggio e una maggiore densità di potenza.

Il taglio laser YAG/YVO riduce notevolmente i costi di produzione e migliora notevolmente i risultati qualitativi rispetto alle tecniche tradizionali come il taglio a filo e il water jetting. L'unità può essere facilmente implementata con CAD/CAM integrato e i file in formato grafico possono essere importati per un funzionamento più conveniente.

Svantaggi

Costi operativi elevati: i generatori laser YAG/YVO richiedono una manutenzione regolare e costosa e costi operativi elevati.
Scarsa efficienza energetica: i generatori laser YAG/YVO hanno densità di potenza più elevate rispetto ai laser in fibra, ma l'efficienza energetica è a una cifra.
Struttura complessa: l'alimentatore è ingombrante e necessita di un percorso ottico per funzionare.

Con lo sviluppo e l'ampia applicazione dei generatori laser a fibra, Nd: YAG/YVO è stato gradualmente sostituito nel campo del taglio dei metalli.

Riassumere

Le macchine per il taglio laser sono popolari tra gli utenti per la loro versatilità. Diversi tipi di apparecchiature per il taglio laser hanno i propri campi di applicazione. La scelta della macchina giusta per la tua officina è la chiave per aumentare la produttività. Questo articolo introduce tre tipi di macchine per il taglio laser, spiega come funzionano e discute i loro pro e contro e i materiali che possono lavorare. Spero che queste informazioni possano fornirti un riferimento quando acquisti una macchina per il taglio laser.
Per saperne di più sulle macchine per il taglio laser, puoi contattarci in qualsiasi momento. Gli ingegneri di AccTek Laser forniranno soluzioni perfette in base alla tua applicazione specifica e ti forniranno informazioni dettagliate sui prezzi.

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