Jakie są różne typy maszyn do cięcia laserowego dostępne na rynku

Cięcie laserowe jest częścią operacji przemysłowych od lat sześćdziesiątych XX wieku. Wraz z rozwojem technologii laserowej, wysoka precyzja, duża prędkość i wszechstronność stały się główną zaletą procesu cięcia laserowego, co sprawia, że cięcie laserowe staje się coraz ważniejsze w przemyśle. Dzięki swojej unikalnej budowie i przeznaczeniu wycinarka laserowa jest niezwykle precyzyjna, szczególnie przy wycinaniu delikatnych wzorów i małych otworów. W zależności od rodzaju generatora laserowego dzielimy maszyna tnąca laserem na trzy typy: Maszyna do cięcia laserem CO2, maszyna do cięcia laserem światłowodowymoraz maszyna do cięcia laserowego YAG/YVO. W tym artykule omówimy te trzy typy maszyn do cięcia laserowego i ich charakterystykę.

Maszyna do cięcia laserem CO2

Maszyny do cięcia laserem CO2 są szeroko stosowane do cięcia i grawerowania materiałów niemetalicznych. W zależności od mocy lasera różne są również typy i grubości materiałów, które mogą ciąć maszyny do cięcia laserem CO2. Obecnie to urządzenie do cięcia laserowego jest popularnym wyborem dla małych firm, szkół, stolarzy i hobbystów.

Zasada działania

Maszyny do cięcia laserem CO2 zazwyczaj wytwarzają wiązkę lasera w wypełnionej gazem, szczelnej szklanej rurce. Wysokie napięcie przepływa przez rurki i reaguje z cząsteczkami gazu, zwiększając ich energię w celu wytworzenia światła. Na każdym końcu tuby znajdują się zwierciadła, poprzez załamanie kilku zwierciadeł światło przekazywane jest do głowicy lasera, a następnie soczewka skupiająca zainstalowana na głowicy lasera skupia światło w punkcie. Osiąga bardzo wysoką temperaturę, dzięki czemu materiał natychmiast ulega sublimacji w gaz i jest odsysany przez wentylator wyciągowy, aby osiągnąć cel rozcięcia materiału.
Generator lasera CO2 wytwarza niewidzialne światło w zakresie dalekiej podczerwieni o długości fali od 9,6 μm do 10,6 μm. Mieszanina gazów wewnątrz rurki składa się zwykle z dwutlenku węgla, azotu, wodoru i helu. Zdolność lasera do bardzo szybkiego włączania i wyłączania przy każdym przejściu głowicy laserowej pozwala na wycinanie przez maszynę niezwykle skomplikowanych projektów.

Jakie materiały można przetwarzać

Ponieważ długość fali wiązki generatora laserowego CO2 wynosi 10,64um, co jest łatwo absorbowane przez materiały niemetaliczne, słynie z precyzyjnego i skrupulatnego cięcia różnych materiałów niemetalicznych. Do materiałów nadających się do obróbki na wycinarce laserowej CO2 należą:

Drewno i sklejka: Może ciąć drewno i sklejkę, dzięki czemu jest popularny w przemyśle drzewnym i rzemieślniczym.
Akryl: Zapewnia czyste, polerowane cięcie na arkuszach akrylowych, często używanych do oznakowania, wystaw i zastosowań artystycznych.
Tworzywo sztuczne: Może ciąć wszystkie rodzaje tworzyw sztucznych, w tym poliwęglan (PC), politereftalan etylenu (PET), polichlorek winylu (PVC) itp., do wykonywania oznakowań, pakowania i produkcji.
Skóra: umożliwia wykonywanie skomplikowanych cięć na skórze do celów rzemieślniczych, modowych i tapicerskich.
Tkaniny i tekstylia: Jest używany w przemyśle tekstylnym do wycinania skomplikowanych wzorów i wzorów na tkaninach i innych tekstyliach.
Papier i tektura: Idealnie nadaje się do dokładnego cięcia papieru i tektury do pakowania, tworzenia kart i innych zastosowań.
Guma: Umożliwia cięcie materiałów gumowych stosowanych na uszczelki, uszczelnienia i inne elementy przemysłowe do różnych zastosowań przemysłowych i produkcyjnych.
Stal nierdzewna i stal węglowa: Może również ciąć cienkie blachy ze stali nierdzewnej i stali węglowej, ale ma ograniczenia w porównaniu z maszynami do cięcia laserem światłowodowym i jest częściej stosowana w zastosowaniach związanych z cięciem metali o małej mocy.

Zalety

Wysoka jakość cięcia: maszyna do cięcia laserem CO2 wykorzystuje bezdotykową metodę obróbki, na krawędź tnącą mniej wpływa ciepło i zmniejsza się deformacja przedmiotu obrabianego. Szczególnie w przypadku miękkich materiałów, takich jak skóra i tkanina, pozwala uniknąć zwisów powstałych podczas cięcia i generalnie nie wymaga wtórnej obróbki.
Wysoka elastyczność cięcia: Obróbka laserowa jest elastyczna i może przetwarzać dowolny wzór.
Duża prędkość cięcia: prędkość cięcia może osiągnąć 10 m/min, a maksymalna prędkość pozycjonowania może osiągnąć 70 m/min.
Wysoka dokładność cięcia: dokładność pozycjonowania 0,05 mm, dokładność powtarzania pozycjonowania 0,02 mm.
Niska cena maszyny: małe maszyny do cięcia laserem CO2 zwykle kosztują tylko 3000 USD, a duże maszyny do cięcia laserem CO2 kosztują tylko 5000 USD. Jest to przystępny budżet dla małej firmy.

Wycinarki laserowe CO2 idealnie nadają się do grawerowania i cięcia materiałów niemetalicznych, co może przynieść lepsze efekty krawędziowe niż cięcie mechaniczne. Szczególnie w małych przedsiębiorstwach inwestycja w wycinarkę laserową CO2 nie wymaga zbyt dużych nakładów finansowych, ale może również poprawić efektywność produkcji i obniżyć koszty pracy dla przedsiębiorstwa.

Niedogodności

Wysokie koszty konserwacji: Soczewka maszyny do cięcia laserem CO2 wymaga regularnej konserwacji i wymiany.
Niska wydajność konwersji fotoelektrycznej: Współczynnik konwersji elektrooptycznej generatorów laserowych CO2 wynosi tylko około 10%.
Ograniczone cięcie materiałów metalowych: Na wpływ długości fali wiązki laserowej cięcie laserem CO2 ze stali nierdzewnej i stali węglowej ma niską wydajność i słabą jakość i może być stosowane tylko w przypadku produktów, które nie wymagają dużej prędkości cięcia i jakości cięcia. Oprócz stali nierdzewnej i węglowej maszyny do cięcia laserem CO2 nie mogą przetwarzać innych rodzajów materiałów metalowych.

Chociaż maszyny do cięcia laserem CO2 mają pewne wady, generator lasera CO2 jest nadal opłacalną opcją w porównaniu z mechanicznym cięciem materiałów niemetalicznych.

Maszyna do cięcia laserem światłowodowym

Maszyna do cięcia laserem światłowodowym to najnowszy typ sprzętu do cięcia laserowego w przemyśle, oferujący niespotykaną prędkość i precyzję w przemyśle metalowym. Wycinarka laserem światłowodowym może wykonywać zarówno cięcie płaskie, jak i cięcie ukośne i nadaje się do bardzo precyzyjnej obróbki blach. Obecnie technologia cięcia laserem światłowodowym jest szeroko stosowana w szeregu zastosowań infrastrukturalnych i produkcyjnych.

Zasada działania

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 generatora lasera światłowodowego z materiałem musi być bardziej intensywny niż kolejne interakcje, ponieważ ten pierwszy kontakt musi przebić materiał, a nie po prostu 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 stanowiska projektowania wspomaganego komputerowo. Techniki te pomagają kontrolować powierzchnię materiału lub sam laser w celu uzyskania określonego wzoru lub projektu.

Jakie materiały można przetwarzać

Maszyny do cięcia laserem światłowodowym znane są ze swojej wysokiej wydajności i wszechstronności, szczególnie przy cięciu różnych materiałów metalowych. Wysoka gęstość mocy laserów światłowodowych umożliwia precyzyjne i szybkie cięcie następujących metali:

Stal nierdzewna: Generatory lasera światłowodowego mogą ciąć różne gatunki stali nierdzewnej z doskonałą jakością krawędzi i minimalnymi odkształceniami termicznymi, powszechnie stosowanymi w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym i budowlanym.
Stal miękka: generatory lasera światłowodowego idealnie nadają się do cięcia blach i płyt ze stali miękkiej o różnych grubościach, powszechnie stosowanych w różnych zastosowaniach konstrukcyjnych i ogólnej produkcji.
Aluminium: Generatory lasera światłowodowego są idealne 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: Generatory laserów światłowodowych są w stanie ciąć różne stopy metali wykorzystywane w specjalistycznych zastosowaniach, rozszerzając ich zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu.

Zalety

Niskie koszty utrzymania: generatory lasera światłowodowego są zwykle bezobsługowe i mają długą żywotność, co najmniej 25 000 godzin. Dlatego cykl życia generatorów lasera światłowodowego jest znacznie dłuższy niż pozostałych dwóch typów.
Silna zdolność konwersji fotoelektrycznej: Współczynnik konwersji elektrycznej na optyczną generatorów lasera światłowodowego może osiągnąć nawet 50%, czyli ponad trzy razy więcej niż generatory laserowe CO2 i zużywa mniej energii przy tej samej mocy.
Wysoka wydajność cięcia: generator lasera światłowodowego jest mniej podatny na wpływ środowiska, może osiągnąć wysoką wydajność energetyczną w krótkim czasie, a prędkość cięcia jest duża. Żadne narzędzia nie są wymagane do trzymania blachy podczas cięcia blachy, co zwiększa wydajność cięcia poprzez skrócenie czasu ustawiania i przestojów.
Wysoka jakość cięcia: przyjęto cięcie bezdotykowe, obszar szwu tnącego pod wpływem ciepła jest mały, szew tnący wynosi od 0,1-0,2 mm, sekcja metalowa po cięciu nie ma zjawiska zadziorów i żużla i generalnie nie potrzebuje obróbka wtórna.

Maszyny do cięcia laserem światłowodowym oferują niezrównaną wydajność w obróbce metalu, cięcie z precyzją i dokładnością w celu osiągnięcia najlepszych wyników. Cięcie laserem światłowodowym umożliwia osiągnięcie wysokiej jakości wyników przy większych prędkościach i mniejszym zużyciu materiału niż inne rodzaje cięcia laserowego.

Niedogodności

Ze względu na złożoność działania i szeroki zakres zastosowań wycinarek laserowych, ich cena jest bardzo wysoka.
Maszyny do cięcia laserem światłowodowym o mniejszej mocy będą miały ograniczoną jakość cięcia podczas obróbki grubszych metali.
Początkowy koszt zakupu elementów maszyny do cięcia laserem światłowodowym jest stosunkowo wysoki.

Pomimo tego i kilku innych wad, cięcie laserem światłowodowym nadal ma większe zalety. W ostatnich latach wraz z rozwojem technologii laserowej i pojawieniem się generatorów laserowych dużej mocy, cena maszyn do cięcia laserem światłowodowym zaczęła spadać.

Maszyna do cięcia laserem Nd:YAG/Nd:YVO

Laser Nd: YAG wykorzystuje kryształ granatu itrowo-aluminiowego domieszkowany neodymem (Nd) (Y3Al5O12). Lasery Nd:YVO wykorzystują kryształy wanadanu domieszkowane neodymem (YVO4) i działają w taki sam sposób jak lasery Nd:YAG. Lasery Nd:YVO mają lepszą stabilność mocy w porównaniu z laserami Nd:YAG i nie wytwarzają tak dużo ciepła podczas cięcia.

Zasada działania

Podobnie jak w przypadku laserów CO2, kryształ jest umieszczony pomiędzy dwoma lustrami — jednym w pełni odbijającym, a drugim półodblaskowym. Pompującym źródłem fotonów jest ksenonowo-kryptonowa lampa błyskowa lub szereg diod laserowych. W przypadku kryształów Nd:YAG/YVO źródło pompujące dostarcza fotony, które podnoszą poziom energii jonów neodymu. Po wygenerowaniu wiązki spójnego światła o dużym natężeniu i częstotliwości 1064 nm jest ona kierowana do głowicy tnącej za pomocą luster i ostatecznie skupiana w punkcie za pomocą soczewki na głowicy tnącej.

Jakie materiały można przetwarzać

Maszyny do cięcia laserem YAG/YVO są obecnie mniej popularne ze względu na pojawienie się bardziej wydajnych generatorów lasera światłowodowego, ale nadal mają określone zastosowania do cięcia niektórych materiałów metalowych. Materiały, które można ciąć za pomocą wycinarki laserowej YAG/YVO to:

Stal nierdzewna: Może ciąć stal nierdzewną z akceptowalnymi wynikami, ale generatory lasera światłowodowego są zwykle bardziej skuteczne w przypadku tego materiału.
Stal miękka: Generatory laserowe YAG/YVO mogą ciąć stal miękką, zwłaszcza tam, gdzie generatory laserowe światłowodowe są niedostępne lub niepraktyczne.
Aluminium: Może ciąć aluminium, ale generalnie jest mniej wydajny i tnie wolniej niż generator lasera światłowodowego.
Miedź: Tnie miedź, zwłaszcza cieńsze blachy, i jest używana głównie do elementów elektrycznych, hydraulicznych i artystycznych.
Mosiądz: Może ciąć mosiężne płyty, ale podobnie jak miedź jest lepszy do cięcia cieńszych materiałów, często używanych do celów dekoracyjnych i elementów elektrycznych.
Niektóre stopy: Może również leczyć niektóre stopy metali, w zależności od ich składu i grubości.

Zalety

Wysoka precyzja cięcia: Precyzja cięcia laserem YAG/YVO umożliwia mikrocięcie części o wielkości nawet 1 mm² z tolerancjami do +/- 20 mikronów.
W porównaniu z generatorami lasera światłowodowego, generatory lasera Nd:YAG/YVO charakteryzują się lepszą jakością wiązki i większą gęstością mocy.

Cięcie laserem YAG/YVO znacznie obniża koszty produkcji i znacząco poprawia wyniki jakościowe w porównaniu z tradycyjnymi technikami, takimi jak cięcie drutem i strumieniem wody. Urządzenie można łatwo wdrożyć za pomocą zintegrowanego oprogramowania CAD/CAM, a pliki w formacie graficznym można importować w celu zapewnienia wygodniejszej obsługi.

Niedogodności

Wysokie koszty eksploatacji: generatory laserowe YAG/YVO wymagają regularnej i kosztownej konserwacji oraz wysokich kosztów eksploatacji.
Niska efektywność energetyczna: generatory laserowe YAG/YVO mają większą gęstość mocy niż lasery światłowodowe, ale efektywność energetyczna jest jednocyfrowa.
Złożona struktura: zasilacz jest nieporęczny i wymaga do pracy ścieżki optycznej.

Wraz z rozwojem i szerokim zastosowaniem generatorów lasera światłowodowego, Nd:YAG/YVO zostało stopniowo zastąpione w dziedzinie cięcia metali.

Podsumować

Maszyny do cięcia laserowego są popularne wśród użytkowników ze względu na ich wszechstronność. Różne typy sprzętu do cięcia laserowego mają swoje własne obszary zastosowań. Wybór odpowiedniej maszyny do warsztatu jest kluczem do zwiększenia produktywności. W tym artykule przedstawiono trzy typy maszyn do cięcia laserowego, wyjaśniono, jak działają, omówiono ich zalety i wady oraz materiały, które mogą przetwarzać. Mam nadzieję, że te informacje będą pomocne przy zakupie maszyny do cięcia laserowego.
Aby dowiedzieć się więcej o maszynach do cięcia laserowego, możesz skontaktować się z nami w dowolnym momencie. Inżynierowie AccTek Laser zapewnią doskonałe rozwiązania zgodnie z konkretnym zastosowaniem i przekażą szczegółowe informacje o cenach.

Sprzęt laserowy

Informacje kontaktowe

Uzyskaj rozwiązania laserowe