Jakie są trzy główne rodzaje cięcia laserowego?

Obecnie najpowszechniejszym procesem w przemyśle blacharskim jest cięcie laserowe. Maszyna do cięcia laserowego to maszyna, która tworzy i projektuje wzory za pomocą potężnych wiązek laserowych, spalania lub odparowywania niektórych materiałów. Wykorzystuje wiązkę laserową do wykonywania precyzyjnych elementów tnących, z zaletami dużej prędkości cięcia, wysokiej jakości cięcia i wysokiej wydajności cięcia. Zgodnie z głównym typem maszyny do cięcia laserowego można podzielić na Maszyny do cięcia laserem CO2, maszyny do cięcia laserem światłowodowym oraz maszyny do cięcia laserem stałym ND: YAG.
W tym artykule omówimy rodzaje i złożone technologie trzech maszyn do cięcia laserowego, aby pomóc czytelnikom lepiej zrozumieć rozwój i zastosowanie technologii cięcia laserowego.

Co to jest cięcie laserowe

Przed rozróżnieniem rodzaju generatora laserowego najlepiej zrozumieć, czym jest cięcie laserowe. Cięcie laserowe to proces wykorzystujący wysokoenergetyczne wiązki laserowe do cięcia i rzeźbienia. Zasada cięcia laserowego polega na obróbce powierzchni przedmiotu obrabianego za pomocą wysokoenergetycznej wiązki laserowej generowanej przez generator laserowy, a układ optyczny skupia się na wiązce laserowej, aby uczynić ją bardzo małą plamką świetlną. Kiedy wiązka lasera jest naświetlana na przedmiot obrabiany, energia świetlna jest pochłaniana przez materiał i przekształcana w energię cieplną. Energia cieplna umożliwia podgrzanie materiału do temperatury topnienia, a nawet temperatury odparowania. Kontrolując ogniskową i moc wiązki laserowej, materiał można stopić, odparować lub spalić.
Technologia laserowa może wykonywać różne czynności, w tym cięcie, perforację i wytrawianie, w zależności od intensywności lasera, głównego składnika wiązki laserowej oraz materiału, który działa na wiązkę laserową. Jednocześnie cięcie laserowe może również uzyskać dynamiczną kontrolę ścieżek cięcia wiązką laserową. Korzystając z komputerowego wspomagania projektowania (CAD) i komputerowej technologii CNC (CNC), wymagana ścieżka cięcia może zostać przekształcona w instrukcje dla systemów cięcia laserowego w celu uzyskania bardzo precyzyjnego i szybkiego procesu cięcia.

Rodzaj maszyny do cięcia laserowego

Istnieją trzy typy maszyn do cięcia laserowego: maszyna do cięcia laserem CO2, maszyna do cięcia laserem światłowodowymi ND: YAG maszyna do cięcia laserem stałym. Większość metod generowania wiązek laserowych opiera się na tych samych podstawowych koncepcjach fizycznych, ale realizacja fizyczna różni się od technologii laserowej. Każdy generator laserowy może zapewniać ciągłą długość fali i może być używany do wielu celów. Chociaż metale są najczęściej stosowane w zastosowaniach przemysłowych, drewno i tworzywa sztuczne można również ciąć za pomocą wycinarek laserowych. Typy tych różnych maszyn do cięcia laserowego zostaną opisane poniżej.

Maszyna do cięcia laserem CO2

Maszyna do cięcia laserem CO2 jest jednym z najczęstszych i najwcześniejszych urządzeń do cięcia laserowego. Wykorzystuje gaz CO2 jako medium aktywacyjne i generuje wiązkę lasera CO2 przez generator laserowy. Główne cechy wycinarki laserowej CO2 to:

Długość paveout: długość fali lasera maszyny do cięcia laserem CO2 wynosi około 10,6 mikrona, co ma wysoki współczynnik absorpcji dla większości materiałów niemetalicznych, dlatego nadaje się do cięcia drewna, plastiku, gumy, papieru i innych materiałów.
Duża prędkość cięcia: prędkość cięcia laserem CO2 na materiałach niemetalicznych jest bardzo duża, co może znacznie poprawić wydajność produkcji.
Grubość cięcia: ze względu na niski współczynnik absorpcji lasera CO2 na materiałach metalowych, maszyna do cięcia laserem CO2 ma ograniczoną grubość cięcia materiałów metalowych i zwykle nadaje się do cieńszych blach.
Krawędzie tnące są gładkie: Obszar cięcia maszyny do cięcia laserem CO2 jest duży, więc krawędzie tnące są stosunkowo gładkie i nie wymagają dodatkowej obróbki końcowej.

Maszyna do cięcia laserem światłowodowym

Maszyna do cięcia laserem światłowodowym jest szybko rozwijającym się sprzętem do cięcia laserowego w ostatnich latach. Wykorzystuje generator lasera światłowodowego do przenoszenia wiązki laserowej do ciętej głowicy, a następnie cięcia przedmiotu obrabianego. Główne cechy maszyn do cięcia laserem światłowodowym obejmują:

Krótka długość fali: długość fali lasera maszyny do cięcia laserem światłowodowym wynosi zwykle około 1 mikrona, co ma wysoki współczynnik absorpcji materiałów metalowych, dlatego nadaje się do cięcia stali, stopów aluminium, miedzi i innych materiałów metalowych.
Jakość światła drogowego: Maszyna do cięcia laserem światłowodowym wykorzystuje światłowód do przesyłania wiązki laserowej, co pozwala utrzymać wysoką jakość wiązki laserowej i poprawić efekt cięcia.
Duża prędkość cięcia: Szybkość cięcia maszyny do cięcia laserem światłowodowym na materiałach metalowych jest bardzo duża, co może znacznie poprawić wydajność produkcji.
Duża grubość cięcia: Grubość cięcia maszyny do cięcia laserem światłowodowym jest stosunkowo duża, a grubą blachę można ciąć.
Wysoka jakość cięcia: obszar oddziaływania termicznego podczas procesu cięcia maszyny do cięcia laserem światłowodowym jest mały, jakość cięcia jest wysoka i nadaje się do precyzyjnego cięcia.

Maszyna do cięcia laserem stałym ND: YAG

Generator lasera stałego ND: YAG jest powszechnym generatorem laserowym. Przyjmuje krykietowy aluminiowy port (YAG) zmieszany z jonem (ND3 +) jako medium aktywacyjne, które jest stymulowane przez źródło pompy w celu generowania wiązek laserowych. ND: Główne cechy generatora lasera stałego YAG obejmują:

Krótka szerokość impulsu: ND: Generator lasera stałego YAG może wytwarzać krótki impuls laserowy, zwykle w nanosekundach. Daje to korzyści w zastosowaniach wymagających szybkiego i precyzyjnego przetwarzania, takich jak obróbka precyzyjna i znakowanie laserowe.
Wąska szerokość: ND: Długość fali lasera generatora laserowego YAG jest stosunkowo wąska, zwykle w granicach kilku nanometrów. To sprawia, że ma zalety w niektórych zastosowaniach dla wysokich długości fal lasera, takich jak medycyna laserowa i analiza spektralna.
Wysoka stabilność: jego wyjście laserowe może stabilizować się w określonym zakresie mocy i ma niższe tłumienie jakości wiązki. Sprawia to, że dobrze sprawdza się w aplikacjach o długotrwałej ciągłej pracy i powtarzalnej częstotliwości.
Wielofunkcyjne zastosowanie: Generator lasera stałego ND: YAG może wykonywać cięcie, spawanie, wykrawanie, znakowanie i inne przetwarzanie różnych materiałów poprzez dostosowanie parametrów lasera (takich jak szerokość impulsu, częstotliwość itp.). Nadaje się do obróbki materiałów metalowych i niemetalowych i może zaspokoić potrzeby różnych gałęzi przemysłu.

Różnice między trzema maszynami do cięcia laserowego

W zależności od zasad działania i obszarów zastosowań maszyn do cięcia laserowego istnieją znaczne różnice między nimi maszyny do cięcia laserowego. Odpowiedni typ zależy od konkretnych wymagań dotyczących cięcia i właściwości materiału.

długość fali

Długość fali lasera zależy tylko od materiału użytego jako ośrodek wzmacniający. W przypadku generatora laserowego CO2 cząsteczki gazu CO2 generują długość fali 10 600 nm. Zgodnie z elementami stosowanymi w generatorach lasera światłowodowego, długość fali może wynosić od 780 do 2200 nm. ND: Długość fali generatorów laserowych, takich jak YAG, wynosi 1064 nm, ponieważ wszystkie one wykorzystują neodym jako środek wzmacniający.

moc

Moc jest stosunkowo oczywistą różnicą pomiędzy różnymi typami maszyn do cięcia laserowego. Generator lasera światłowodowego ma bliższe skupienie, co oznacza, że ma większą gęstość mocy w porównaniu do generatorów lasera na dwutlenek węgla. Przy tej samej mocy lasera energia zużywana przez generator lasera światłowodowego stanowi około jednej trzeciej energii generatora lasera CO2, więc koszty operacyjne są znacznie niższe. ND: Gęstość mocy generatora lasera YAG jest wyższa niż generatora lasera światłowodowego, ale wydajność energetyczna jest niska. W przypadku technologii lasera CO2 moc lasera może wynosić od kilkudziesięciu do setek watów. W przypadku technologii lasera światłowodowego moc lasera może wynosić do dziesiątek tysięcy watów.

Jakość cięcia

W porównaniu z generatorem lasera CO2, generator lasera światłowodowego i ND: YAG może wytwarzać gładkie krawędzie cięcia. Zazwyczaj ograniczają się one jednak do cieńszych materiałów. Prędkość cięcia i ogólna moc lasera również będą miały znaczący wpływ na jakość cięcia. Nadmierna lub zbyt mała prędkość cięcia będzie prowadzić do złej jakości cięcia. W ostatnich latach szybki rozwój technologii laserów światłowodowych oraz popularność generatorów laserowych dużej mocy spowodowały, że wycinarki laserowe przekroczyły granicę grubości. Wraz ze wzrostem mocy wzrosła również grubość cięcia i wydajność wycinarki laserowej. Według statystyk, wycinarka laserowa o mocy 50KW przełamała maksymalną grubość cięcia stali niskowęglowej i stali nierdzewnej odpowiednio do 120mm i 100mm.

cena

Chociaż maszyna do cięcia laserem CO2 jest znacznie tańsza niż maszyna do cięcia laserem światłowodowym, koszt zakupu i konserwacji generatora lasera CO2 jest droższy, ponieważ rura lasera musi zostać wymieniona po pewnym czasie. ND: Niezawodność generatora lasera YAG nie jest tak dobra jak generatora lasera światłowodowego. Regularnie musi być drogi, więc koszty operacyjne są wyższe.

aplikacja

Projekt i zaprogramowanie wzoru cięcia wpływa na prędkość cięcia. Wydajna i zoptymalizowana ścieżka cięcia minimalizuje niepotrzebne czasy przejazdu i optymalizuje proces cięcia w celu zwiększenia prędkości. Techniki programowania, takie jak import, eksport i zoptymalizowane sekwencjonowanie ścieżek, pomagają zmaksymalizować prędkość skrawania.

Podsumować

Ciągły rozwój i innowacje technologii cięcia laserowego sprawiają, że rodzaj maszyny do cięcia laserowego jest coraz bardziej zróżnicowany. Maszyny do cięcia laserem CO2, maszyny do cięcia laserem światłowodowym i maszyny do cięcia laserem ND: YAG są obecnie najczęściej używanymi głównymi typami. Każdy z nich ma unikalne cechy i zakres zastosowania, które mogą zaspokoić potrzeby cięcia różnych gałęzi przemysłu.
Mamy nadzieję, że ten artykuł pomoże czytelnikom zrozumieć główne typy maszyn do cięcia laserowego i wybrać odpowiednie urządzenia do praktycznych zastosowań. Jeśli chcesz poznać inne aspekty cięcia laserowego, w tym rodzaj potrzebnego oprogramowania, jak zaprojektować cięcie laserowe i zrozumieć te maszyny do cięcia laserowego, porozmawiajmy szczegółowo!

Sprzęt laserowy

Informacje kontaktowe

Uzyskaj rozwiązania laserowe