Cięcie laserem światłowodowym kontra tradycyjne cięcie metalu

Maszyna tnąca laserem jest częścią działalności przemysłowej od lat sześćdziesiątych XX wieku. Wraz z rozwojem technologii laserowej, wysoka precyzja, szybkość i wszechstronność stały się wiodącymi zaletami procesu cięcia laserowego, co sprawia, że cięcie laserowe staje się coraz ważniejsze w przemyśle. Przed technologią cięcia laserem światłowodowym istniało wiele tradycyjnych procesów cięcia metalu, z których każdy odgrywał ważną rolę w różnych dziedzinach i miał swoją własną charakterystykę. Zatem w miarę stopniowego rozwoju technologii cięcia laserem światłowodowym, jak wybrać odpowiedni sprzęt do cięcia w przypadku projektów cięcia metalu? W tym miejscu przedstawiono zaawansowaną technologię cięcia laserem światłowodowym w porównaniu z pozostałymi trzema głównymi tradycyjnymi procesami cięcia metalu. Rozumiejąc charakterystykę tych procesów cięcia metalu, możesz wybrać odpowiednie narzędzie skrawające do swojego projektu.

Zrozumienie technologii cięcia laserem Fiebra

Cięcie laserem światłowodowym to technologia wykorzystująca laser o dużej mocy do precyzyjnego cięcia materiałów metalowych. Zyskała popularność dzięki swojej precyzji, szybkości i wszechstronności. Zanim porównamy go z innymi tradycyjnymi procesami cięcia metalu, najpierw poznajmy ten zaawansowany proces. Oto kilka kluczowych aspektów, które pomogą Ci zrozumieć technologię cięcia laserem światłowodowym:

Jak działa cięcie laserem światłowodowym?

Generatory laserów światłowodowych wzmacniają wiązkę za pomocą specjalnie zaprojektowanych włókien szklanych, które pobierają energię z diod pompujących. Kiedy ten potężny laser uderza w powierzchnię materiału, światło o dużej intensywności jest pochłaniane i przekształcane w ciepło, które topi powierzchnię. Strumień powietrza o dużej prędkości, równoległy do wiązki laserowej, jest używany do zdmuchiwania stopionego materiału, a tym samym do cięcia przedmiotu obrabianego.
Pierwszy punkt kontaktu wiązki lasera światłowodowego z materiałem musi być bardziej intensywny niż kolejne interakcje, ponieważ ten pierwszy kontakt musi przebić materiał, a nie tylko go przeciąć, co wymaga użycia wiązek impulsowych o dużej mocy. Zazwyczaj maszyny do cięcia laserem światłowodowym wykorzystują technologię komputerowego sterowania numerycznego, która umożliwia odbieranie danych cięcia ze stacji roboczej do projektowania wspomaganego komputerowo. Techniki te pomagają kontrolować powierzchnię materiału lub sam laser w celu wytworzenia określonego wzoru lub projektu.

Jakie materiały można obrabiać metodą cięcia laserem światłowodowym?

Maszyna do cięcia laserem światłowodowym znana jest ze swojej wysokiej wydajności i wszechstronności, zwłaszcza przy cięciu różnych materiałów metalowych. Wysoka gęstość mocy maszyny do cięcia laserem światłowodowym może precyzyjnie i szybko ciąć te metale:

Stal nierdzewna: Laser światłowodowy może ciąć różne gatunki stali nierdzewnej z doskonałą jakością krawędzi i minimalnymi odkształceniami termicznymi, powszechnie stosowanymi w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym i budowlanym.
Stal miękka: Cięcie laserem światłowodowym idealnie nadaje się do blach i płyt ze stali miękkiej o różnych grubościach, powszechnie stosowanych w różnych zastosowaniach konstrukcyjnych i ogólnej produkcji.
Aluminium: Proces cięcia laserem światłowodowym idealnie nadaje się do cięcia blach i stopów aluminium, często stosowanych w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.
Miedź: Miedź jest metalem o wysokiej przewodności, który można skutecznie ciąć za pomocą generatora lasera światłowodowego, dzięki czemu nadaje się do produkcji i przetwarzania elementów elektrycznych, rur i elementów dekoracyjnych.
Mosiądz: Lasery światłowodowe mogą precyzyjnie ciąć mosiądz, stop metalu znany z zastosowań dekoracyjnych.
Stal ocynkowana: Generatory lasera światłowodowego mogą ciąć stal ocynkowaną powszechnie stosowaną w budownictwie i produkcji.
Tytan: Generatory laserów światłowodowych mogą ciąć tytan, lekki, ale mocny metal używany w przemyśle lotniczym i medycznym.
Inne stopy metali: Proces cięcia laserem światłowodowym umożliwia cięcie różnych stopów metali stosowanych w specjalistycznych zastosowaniach, rozszerzając ich zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu.

Jakie są tradycyjne procesy cięcia metalu?

Zanim technologia cięcia laserem światłowodowym stała się powszechnie stosowana, podstawą produkcji było kilka tradycyjnych procesów cięcia metalu. Oto trzy popularne tradycyjne techniki cięcia metalu.

Cięcie plazmowe

Cięcie plazmowe to proces cięcia termicznego, w którym do topienia i cięcia metalu wykorzystuje się łuk plazmowy. Proces polega na zastosowaniu szybkiego strumienia zjonizowanego gazu (plazmy) na obrabianym przedmiocie, tworząc kontrolowany i skupiony łuk tnący. System cięcia plazmowego składa się z palnika do cięcia plazmowego wyposażonego w dyszę, przez którą kierowany jest strumień plazmy. Palnik zawiera również elektrodę i pierścień wirowy, które pomagają kontrolować i stabilizować łuk plazmowy. Cięcie plazmowe jest szeroko stosowane do cięcia różnych materiałów przewodzących, w tym stali, stali nierdzewnej, aluminium, miedzi i innych metali.

Cięcie strumieniem wody

Cięcie strumieniem wody to proces obróbki, w którym do przecinania różnych materiałów wykorzystuje się strumień wody pod wysokim ciśnieniem lub mieszaninę wody i materiału ściernego. Technikę tę często wykorzystuje się do precyzyjnego cięcia materiałów, które mogą być wrażliwe na wysokie temperatury generowane innymi metodami, np. cięciem laserowym czy plazmowym. Istnieją dwa główne typy cięcia strumieniem wody:

Cięcie strumieniem czystej wody: W tej metodzie do cięcia bardziej miękkich materiałów, takich jak guma, pianka i niektóre tworzywa sztuczne, wykorzystuje się skupiony strumień wody. Cięcie czystym strumieniem wody jest idealne w przypadku materiałów, które nie wymagają dodatkowej siły cięcia cząstek ściernych.
Cięcie strumieniem wody ze ścierniwem: W tym procesie cząstki ścierne (zwykle granat) miesza się ze strumieniem wody, aby zwiększyć siłę cięcia. Dzięki temu strumienie wody ściernej mogą przecinać twardsze materiały, takie jak metal, kamień, ceramika i kompozyty. Cząsteczki ścierne w strumieniu wody służą do erozji i przecięcia materiału. W tym artykule mówimy o tego rodzaju cięciu strumieniem wody ze ścierniwem do cięcia metalu.

Podstawowymi elementami systemu cięcia strumieniem wody są: pompa wysokociśnieniowa, dysza, komora mieszania (do cięcia strumieniem wody ze ścierniwem) oraz system CNC (Computer Numerical Control). System CNC steruje ruchem dyszy waterjet tak, aby podążała określoną ścieżką cięcia, tworząc precyzyjne i skomplikowane kształty.

Cięcie gazowe

Cięcie płomieniowe, znane również jako cięcie tlenowo-paliwowe, to proces cięcia termicznego, w którym do cięcia metalu wykorzystuje się ciepło wytwarzane podczas spalania gazu i tlenu. Szczególnie nadaje się do cięcia metali żelaznych i może być używany ręcznie lub z systemem CNC do automatycznego cięcia. Proces cięcia płomieniowego obejmuje następujące etapy:

Podgrzewanie wstępne: Metal jest podgrzewany do temperatury tuż poniżej jego temperatury topnienia. Odbywa się to poprzez skierowanie płomienia na metalową powierzchnię. Podgrzewanie wstępne zmniejsza ilość tlenu potrzebnego do procesu cięcia.
Cięcie: Po odpowiednim podgrzaniu metalu strumień tlenu kierowany jest na podgrzany metal. Strumień tlenu pod wysokim ciśnieniem reaguje z metalem, tworząc tlenek żelaza lub żużel. Reakcja egzotermiczna uwalnia dodatkowe ciepło, topiąc metal. Roztopiony metal jest następnie wydmuchiwany pod wpływem strumienia tlenu, tworząc cięcie.

Cięcie laserem światłowodowym VS tradycyjne procesy cięcia metalu

Cięcie laserem światłowodowym i tradycyjne procesy cięcia metalu, takie jak cięcie plazmowe, cięcie strumieniem wody i cięcie płomieniem, różnią się wyraźnie pod względem kosztów, wydajności, precyzji i zakresu zastosowania. Oto porównanie cięcia laserem światłowodowym i tradycyjnych procesów cięcia metalu:

Zasada działania

Cięcie laserem światłowodowym: Proces ten polega na użyciu wiązki lasera o dużej mocy generowanej przez źródło lasera światłowodowego. Wiązka lasera jest skupiana i kierowana na cięty materiał, topiąc go lub odparowując po zadanej ścieżce cięcia.
Cięcie plazmowe: obejmuje użycie strumienia zjonizowanego gazu (plazmy) o dużej prędkości w celu stopienia i usunięcia materiału. Plazma wytwarzana jest poprzez przejście łuku elektrycznego przez gaz.
Cięcie strumieniem wody: Cięcie strumieniem wody wykorzystuje strumień wody pod wysokim ciśnieniem (czasami zmieszany z materiałem ściernym, takim jak granat) do przecinania materiałów. Strumień wody ściernej może przeciąć szeroką gamę materiałów poprzez erozję, a nie topienie.
Cięcie płomieniowe: Wykorzystuje płomień o wysokiej temperaturze (zazwyczaj tlenowo-paliwowy) do podgrzania materiału do punktu zapłonu. Strumień tlenu kierowany jest następnie na nagrzany materiał, powodując jego utlenienie i wydmuchanie w postaci żużla.

Kompatybilność materiałowa

Cięcie laserem światłowodowym: wszechstronne i odpowiednie do cięcia szerokiej gamy materiałów, w tym metali takich jak stal, aluminium, miedź i mosiądz. Jest szczególnie skuteczny w przypadku metali o cienkiej i średniej grubości.
Cięcie plazmowe: Dobrze nadaje się do różnych materiałów przewodzących, w tym metali żelaznych i nieżelaznych. Jest szczególnie skuteczny przy cięciu grubych materiałów.
Cięcie strumieniem wody: Wszechstronne i może przecinać szeroką gamę materiałów, w tym metale, tworzywa sztuczne, kompozyty, kamień, szkło i ceramikę.
Cięcie płomieniowe: Powszechnie stosowane do cięcia grubszych metali, szczególnie stali węglowej. Mniej skuteczne przy cięciu metali nieżelaznych, takich jak aluminium i stal nierdzewna.

Możliwość precyzji

Cięcie laserem światłowodowym: zapewnia wysoką precyzję i dokładność, szczególnie w przypadku skomplikowanych i szczegółowych cięć. Skoncentrowana wiązka lasera pozwala na precyzyjną kontrolę nad procesem cięcia, zapewniając doskonałe tolerancje i produkcję gładkich krawędzi.
Cięcie plazmowe: Generalnie zapewnia dobrą precyzję, ale jakość cięcia może nie być tak wysoka jak w przypadku cięcia laserowego, szczególnie pod względem gładkości i szczegółowości krawędzi.
Cięcie strumieniem wody: Zapewnia dobrą precyzję, szczególnie w przypadku grubszych materiałów, ale na precyzję mogą wpływać takie czynniki, jak grubość materiału i prędkość cięcia.
Cięcie płomieniowe: Generalnie zapewnia niższą precyzję w porównaniu do cięcia laserowego. Najlepiej nadaje się do zastosowań, w których precyzja nie jest wymogiem krytycznym, np. przy produkcji stali konstrukcyjnej.

Możliwość prędkości

Cięcie laserem światłowodowym: Generalnie szybsze niż wiele tradycyjnych metod, szczególnie w przypadku materiałów o cienkiej i średniej grubości. Na prędkość cięcia laserowego wpływają takie czynniki, jak moc lasera i rodzaj materiału.
Cięcie plazmowe: Chociaż może być szybkie, szczególnie w przypadku grubych materiałów, cięcie plazmowe może mieć ograniczenia pod względem szybkości w porównaniu z cięciem laserowym.
Cięcie strumieniem wody: Wolniejsze niż cięcie laserowe, szczególnie w przypadku grubych materiałów. Na prędkość cięcia mogą mieć wpływ takie czynniki, jak rodzaj i grubość materiału.
Cięcie płomieniowe: Wolniejsze w porównaniu do cięcia laserowego, szczególnie w przypadku grubszych materiałów. Prędkość cięcia może się różnić w zależności od grubości materiału.

Możliwość grubości

Cięcie laserem światłowodowym: Skuteczne zarówno w przypadku cienkich, jak i grubych materiałów, ale może mieć ograniczenia w przypadku wyjątkowo grubych przekrojów.
Cięcie plazmowe: Dobrze znane ze swojej zdolności do przecinania grubych metali, co czyni go preferowanym wyborem do zastosowań wymagających dużej mocy cięcia.
Cięcie strumieniem wody: Może skutecznie przecinać grube metale, ale konkretne możliwości będą zależeć od właściwości materiału. Grubsze materiały mogą wymagać niższych prędkości cięcia, aby zapewnić odpowiednią penetrację.
Cięcie płomieniowe: ograniczone pod względem materiałów i najbardziej skuteczne przy cięciu grubej stali węglowej.

Strefa wpływu ciepła (HAZ)

Cięcie laserem światłowodowym: Tworzy mniejszą strefę wpływu ciepła w porównaniu z tradycyjnymi metodami, minimalizując ryzyko odkształcenia lub wypaczenia materiału.
Cięcie plazmowe: Generalnie skutkuje większym HAZ, co może mieć wpływ na właściwości materiału, szczególnie w cieńszych przekrojach.
Cięcie strumieniem wody: Pozostawia gładką krawędź, ale cięcie może być lekko zwężone. Proces ten jest uważany za cięcie na zimno, w wyniku czego powstają minimalne strefy wpływu ciepła.
Cięcie płomieniowe: generuje większą strefę wpływu ciepła, co może skutkować bardziej znaczącymi zniekształceniami termicznymi.

Koszty operacyjne

Cięcie laserem światłowodowym: Może to wiązać się z wyższymi początkowymi kosztami inwestycji, ale ogólnie niższymi kosztami operacyjnymi w dłuższej perspektywie ze względu na efektywność energetyczną i minimalną ilość materiałów eksploatacyjnych.
Cięcie plazmowe: Zwykle wiąże się z niższymi kosztami początkowymi, ale może wiązać się z wyższymi kosztami bieżącymi materiałów eksploatacyjnych, takich jak elektrody i gazy.
Cięcie strumieniem wody: Może to być droższe pod względem kosztów operacyjnych, szczególnie ze względu na wysokociśnieniową pompę wodną i materiał ścierny.
Cięcie płomieniowe: Niższa inwestycja początkowa, ale koszty operacyjne mogą być wyższe ze względu na zużycie gazów palnych.

Podsumować

Jako wysoce zaawansowane narzędzia tnące, maszyny do cięcia laserem światłowodowym są preferowane ze względu na swoją dokładność, szybkość i wszechstronność w przypadku różnych materiałów i grubości, a także zaczęły stopniowo zastępować tradycyjny sprzęt do cięcia metalu w wielu dziedzinach. Nie oznacza to jednak, że tradycyjne procesy cięcia całkowicie stracą rynek. Każda metoda ma swoje zalety.
Cięcie laserem światłowodowym wyróżnia się dokładnością, szybkością i wszechstronnością w przypadku materiałów o cienkiej i średniej grubości, cięcie plazmowe nadaje się do obróbki grubych metalowych elementów, które nie wymagają dużej precyzji, cięcie strumieniem wody nadaje się do obróbki detali wymagających minimalnej strefy wpływu ciepła, a cięcie płomieniowe może być bardziej odpowiednie w przypadku grubszych profili ze stali węglowej. W przypadku stosowania technologii cięcia laserem światłowodowym wydajność i precyzja są często czynnikami cenionymi przez firmy. W przypadku stosowania tradycyjnych procesów cięcia dokładność nie jest głównym czynnikiem branym pod uwagę, a względy kosztowe odgrywają ważną rolę. Ostatecznie wybór między nimi zależy od konkretnych wymagań, rodzaju materiału i względów budżetowych.
Na Laser AccTek, zapewniamy użytkownikom różne rodzaje sprzętu do cięcia laserem światłowodowym, w tym maszyny do cięcia laserem blach, maszyny do cięcia laserem rur oraz maszyny do cięcia laserem płyt i rur, z opcjami mocy od 1 kW do 30 kW. Dostępnych jest także wiele opcjonalnych akcesoriów spełniających potrzeby cięcia w różnych scenariuszach zastosowań. Aby dowiedzieć się więcej na temat rozwiązań do cięcia laserem światłowodowym, skontaktuj się z nami już dziś.

Sprzęt laserowy

Informacje kontaktowe

Uzyskaj rozwiązania laserowe