Quali sono i tre principali tipi di taglio laser?

Oggi, il processo più comune nell'industria della lamiera è il taglio laser. Una macchina da taglio laser è un tipo di macchina che crea e disegna modelli con potenti raggi laser, combustione o vaporizzazione di determinati materiali. Utilizza un raggio laser per realizzare pezzi di taglio ad alta precisione, con i vantaggi di un'elevata velocità di taglio, un'elevata qualità di taglio e un'elevata efficienza di taglio. Secondo il suo tipo principale, le macchine per il taglio laser possono essere suddivise in Macchine taglio laser CO2, macchine per il taglio laser in fibra e macchine per il taglio laser solido ND:YAG.
In questo articolo, discuteremo i tipi e le complesse tecnologie delle tre macchine per il taglio laser per aiutare i lettori a comprendere meglio lo sviluppo e l'applicazione della tecnologia di taglio laser.

Cos'è il taglio laser

Prima di distinguere il tipo di generatore laser, è bene capire cos'è il taglio laser. Il taglio laser è un processo che utilizza raggi laser ad alta energia per tagliare e intagliare. Il principio del taglio laser consiste nell'elaborare la superficie del pezzo utilizzando un raggio laser ad alta energia generato dal generatore laser e il sistema ottico si concentra sul raggio laser per renderlo un punto luminoso molto piccolo. Quando il raggio laser viene irradiato sul pezzo, l'energia luminosa viene assorbita dal materiale e convertita in energia termica. L'energia termica consente al materiale di riscaldare il materiale per raggiungere il punto di fusione e persino la temperatura di vaporizzazione. Controllando la lunghezza focale e la potenza del raggio laser, il materiale può essere fuso, vaporizzato o bruciato.
La tecnologia laser può eseguire varie attività, tra cui taglio, perforazione e incisione, a seconda dell'intensità del laser, il componente principale del raggio laser e del materiale che agisce sul raggio laser. Allo stesso tempo, il taglio laser può anche ottenere un controllo dinamico di percorsi di taglio del raggio laser. Utilizzando la tecnologia di progettazione assistita da computer (CAD) e computer CNC (CNC), il percorso di taglio richiesto può essere convertito in istruzioni per i sistemi di taglio laser per ottenere un processo di taglio ad alta precisione e ad alta velocità.

Tipo di macchina per il taglio laser

Esistono tre tipi di macchine da taglio laser: macchina da taglio laser CO2, macchina per il taglio laser in fibrae ND: macchina da taglio laser solida YAG. La maggior parte dei metodi di generazione del raggio laser si basa sugli stessi concetti fisici di base, ma la realizzazione fisica varia a seconda della tecnologia laser. Ciascun generatore laser può fornire lunghezze d'onda continue e può essere utilizzato per molteplici scopi. Sebbene i metalli siano più comuni nelle applicazioni industriali, anche il legno e la plastica possono essere tagliati con i sistemi di taglio laser. Le tipologie di queste diverse macchine per il taglio laser verranno descritte di seguito.

Macchina da taglio laser CO2

La macchina da taglio laser CO2 è una delle apparecchiature di taglio laser più comuni e antiche. Utilizza il gas CO2 come mezzo di attivazione e genera un raggio laser CO2 attraverso il generatore laser. Le caratteristiche principali della macchina per il taglio laser CO2 includono quanto segue:

Lunghezza paveout: la lunghezza d'onda del laser della macchina per il taglio laser CO2 è di circa 10,6 micron, che ha un alto tasso di assorbimento per la maggior parte dei materiali non metallici, quindi è adatta per tagliare legno, plastica, gomma, carta e altri materiali.
Alta velocità di taglio: la velocità di taglio della macchina per il taglio laser CO2 su materiali non metallici è molto elevata, il che può migliorare notevolmente l'efficienza produttiva.
Spessore sottotaglio: a causa del basso tasso di assorbimento del laser CO2 sui materiali metallici, la macchina per il taglio laser CO2 ha uno spessore di taglio limitato sui materiali metallici ed è generalmente adatta per lastre metalliche più sottili.
I taglienti sono lisci: l'area di taglio della macchina per il taglio laser CO2 è ampia, quindi i taglienti sono relativamente lisci e non necessitano di ulteriore post-elaborazione.

Macchina per il taglio laser in fibra

La macchina per il taglio laser in fibra è stata un'apparecchiatura per il taglio laser in rapido sviluppo negli ultimi anni. Utilizza un generatore laser in fibra per trasferire il raggio laser alla testa di taglio e quindi tagliare il pezzo. Le caratteristiche principali delle macchine per il taglio laser a fibra ottica includono quanto segue:

Lunghezza d'onda corta: la lunghezza d'onda del laser della macchina per il taglio laser in fibra è solitamente di circa 1 micron, che ha un alto tasso di assorbimento per i materiali metallici, quindi è adatta per tagliare acciaio, lega di alluminio, rame e altri materiali metallici.
Qualità del raggio abbagliante: la macchina per il taglio laser in fibra utilizza la fibra per trasmettere il raggio laser, che può mantenere l'alta qualità del raggio laser e rendere più fine l'effetto di taglio.
Alta velocità di taglio: la velocità di taglio della macchina per il taglio laser in fibra su materiali metallici è molto elevata, il che può migliorare notevolmente l'efficienza produttiva.
Grande spessore di taglio: lo spessore di taglio della macchina per il taglio laser a fibra ottica è relativamente grande e la piastra metallica spessa può essere tagliata.
Alta qualità di taglio: l'area di impatto termico durante il processo di taglio della macchina per il taglio laser in fibra è piccola, la qualità di taglio è elevata ed è adatta per il taglio di precisione.

ND: macchina per taglio laser solido YAG

ND: il generatore laser solido YAG è un generatore laser comune. Adotta un cristallo di porta di alluminio grillo (YAG) miscelato con ioni (ND3+) come mezzo di attivazione, che viene stimolato da una sorgente di pompaggio per generare raggi laser. ND: Le caratteristiche principali del generatore laser solido YAG includono quanto segue:

Larghezza dell'impulso breve: ND: il generatore laser solido YAG può produrre un impulso laser breve, solitamente in nanosecondi. Ciò offre vantaggi nelle applicazioni che richiedono lavorazioni ad alta velocità e alta precisione, come la lavorazione fine e la marcatura laser.
Larghezza ridotta: ND: la lunghezza d'onda del laser del generatore laser YAG è relativamente stretta, di solito entro pochi nanometri. Ciò lo rende vantaggioso in alcune applicazioni per lunghezze d'onda laser elevate, come la medicina laser e l'analisi spettrale.
Elevata stabilità: la sua uscita laser può stabilizzarsi entro un certo intervallo di potenza e ha un'attenuazione della qualità del raggio inferiore. Questo lo rende performante in applicazioni con lavoro continuo a lungo termine e frequenza ripetuta.
Applicazione multifunzionale: ND: il generatore laser solido YAG può ottenere taglio, saldatura, punzonatura, marcatura e altre lavorazioni di materiali diversi regolando i parametri del laser (come larghezza dell'impulso, frequenza, ecc.). È adatto alla lavorazione di materiali metallici e non metallici e può soddisfare le esigenze di diversi settori.

Differenze tra tre macchine per il taglio laser

A seconda dei principi di funzionamento e delle aree di applicazione delle macchine per il taglio laser, esistono differenze significative tra i tre macchine per il taglio laser. Il tipo appropriato dipende dai requisiti di taglio specifici e dalle caratteristiche del materiale.

lunghezza d'onda

La lunghezza d'onda del laser dipende solo dal materiale utilizzato come mezzo di guadagno. Per il generatore laser CO2, le molecole di gas CO2 generano una lunghezza d'onda di 10.600 nm. Secondo gli elementi utilizzati nei generatori laser a fibra, la lunghezza d'onda può essere qualsiasi lunghezza d'onda compresa tra 780 e 2.200 nm. ND: La lunghezza d'onda dei generatori laser come YAG è di 1064 nm perché usano tutti il neodimio come mezzo di guadagno.

energia

La potenza è una differenza relativamente ovvia tra i diversi tipi di macchine per il taglio laser. Il generatore laser a fibra ha un focus più ravvicinato, il che significa che hanno una densità di potenza maggiore rispetto ai generatori laser ad anidride carbonica. A parità di potenza laser, l'energia consumata dal generatore laser a fibra ottica è circa un terzo del generatore laser CO2, quindi il costo operativo è molto inferiore. ND: La densità di potenza del generatore laser YAG è superiore a quella del generatore laser a fibra, ma l'efficienza energetica è scarsa. Per la tecnologia laser CO2, la potenza del laser può variare da decine di watt a centinaia di watt. Per la tecnologia laser a fibra ottica, la potenza del laser può supportare fino a decine di migliaia di watt.

Qualità di taglio

Rispetto al generatore laser CO2, il generatore laser a fibra e ND: YAG può produrre bordi taglienti lisci. Tuttavia, di solito sono limitati ai materiali più sottili. Anche la velocità di taglio e la potenza complessiva del laser avranno un impatto significativo sulla qualità del taglio. Una velocità di taglio eccessiva o troppo lenta porterà a una scarsa qualità di taglio. Negli ultimi anni, il rapido sviluppo della tecnologia laser a fibra ottica e la popolarità dei generatori laser ad alta potenza hanno portato le macchine per il taglio laser a superare il limite di spessore. Con l'aumento della potenza sono aumentati anche lo spessore di taglio e l'efficienza della macchina da taglio laser. Secondo le statistiche, la macchina da taglio laser da 50KW ha rotto lo spessore massimo di taglio dell'acciaio a basso tenore di carbonio e dell'acciaio inossidabile rispettivamente a 120 mm e 100 mm.

prezzo

Sebbene la macchina per il taglio laser CO2 sia molto più economica della macchina per il taglio laser in fibra, il costo di acquisto e manutenzione del generatore laser CO2 è più costoso perché il tubo laser deve essere sostituito dopo un certo periodo. ND: L'affidabilità del generatore laser YAG non è buona come quella del generatore laser in fibra. Deve essere costoso regolarmente, quindi il costo operativo è più elevato.

applicazione

Il design e la programmazione del modello di taglio influiscono sulla velocità di taglio. Un percorso di taglio efficiente e ottimizzato riduce al minimo i tempi di viaggio non necessari e ottimizza il processo di taglio per una maggiore velocità. Le tecniche di programmazione come l'importazione, l'esportazione e la sequenza ottimizzata del percorso aiutano a massimizzare la velocità di taglio.

Riassumere

Il continuo sviluppo e l'innovazione della tecnologia di taglio laser rendono il tipo di macchina da taglio laser sempre più diversificato. Le macchine per il taglio laser CO2, le macchine per il taglio laser in fibra ottica e le macchine per il taglio laser ND:YAG sono attualmente le tipologie principali più utilizzate. Ognuno di essi ha caratteristiche e ambito di applicabilità unici, in grado di soddisfare le esigenze di taglio di diversi settori.
Si spera che questo articolo aiuti i lettori a comprendere i principali tipi di macchine per il taglio laser e a scegliere i dispositivi adatti per le applicazioni pratiche. Se vuoi conoscere anche altri aspetti del taglio laser, incluso il tipo di software di cui hai bisogno, come progettare il taglio laser e comprendere queste macchine da taglio laser, comunichiamo in modo approfondito!

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