Wycinanie laserowe

Zasada wycinania laserowego

Głównym przeznaczeniem wycinania laserowego jest cięcie materiałów arkuszowych, głównie metali. Jego główną zaletą jest możliwość produkcji części o skomplikowanych konturach. W tym artykule wyjaśnimy, na czym polega podstawowa zasada wycinania laserowego.

Podstawowa zasada wycinania laserowego

Wiązka laserowa (zwana również laserem) to spójna monochromatyczna wiązka światła, która jest stymulowana przez energię zewnętrzną (elektryczną, optyczną, chemiczną, itp.) w aktywnym ośrodku. To zjawisko fizyczne opiera się na zdolności substancji do emitowania fal o określonej długości.

Emisja fotonu zachodzi, gdy atom zderza się z innym spójnym (identycznym) fotonem, który nie zostaje w tym procesie zaabsorbowany. Fotony, które stają się “zbędne” w tym procesie, tworzą wiązkę laserową.

Metoda wycinanie laserowe polega na tym, że promieniowanie oddziałuje termicznie na cięte materiały. W procesie obróbki metal jest podgrzewany do temperatury topnienia, a następnie do temperatury wrzenia, po osiągnięciu której materiał zaczyna parować. Ze względu na duże zużycie energii taka obróbka nadaje się do metali o małej grubości.

Praca ze stosunkowo grubymi arkuszami odbywa się w temperaturze topnienia. W celu ułatwienia procesu wykorzystuje się gaz dostarczany do strefy obróbki. Najczęściej używa się azotu, helu, argonu, tlenu lub powietrza. Zadaniem gazu jest usuwanie stopionego materiału i produktów spalania z obszaru wycinania, podtrzymywanie spalania metalu i chłodzenie sąsiednich obszarów. Najbardziej wydajnym gazem wykorzystywanym w procesie obróbki jest tlen, który zwiększa prędkość i głębokość skrawania.

Laserowe wycinanie metali ma następujące zalety

  • Ponieważ element tnący nie ma kontaktu mechanicznego z przecinaną powierzchnią, można ciąć materiały łatwo odkształcalne lub kruche.
  • Zasada wycinania laserowego umożliwia również obróbkę materiałów metalowych o różnych grubościach. Detale stalowe mogą mieć grubość od 0,2 do 30 mm, stopy aluminium od 0,2 do 20 mm, a elementy mosiężne i miedziane od 0,2 do 15 mm.
  • Wycinanie laserowe jest również bardzo szybkie.
  • Jest to szybki sposób na cięcie elementów o dowolnym kształcie.
  • Wycinanie laserowe zapewnia czyste krawędzie i prawie bez odpadów.
  • Wycinanie laserem jest bardzo precyzyjne – z dokładnością do 0,1 mm.
  • Gęste rozmieszczenie detali na arkuszu zapewnia bardziej ekonomiczne wykorzystanie blachy.

Zalety wycinania laserowego

Wycinanie laserowe umożliwia pracę z dużą prędkością. Gdy wymagane są małe partie części, unika się konieczności stosowania procesów takich jak tłoczenie i odlewanie. Wycinanie laserowe obniża koszt gotowej części, a tym samym cenę końcową. Wynika to z minimalnej ilości odpadów i czystego procesu wycinania.

 

Bez kategorii

Być zawsze przed konkurencją – obróbka laserowa

Czy można łatwo zwiększyć asortyment w przedsiębiorstwie? W jaki sposób zdobyć nowych klientów? Jak być przed konkurencją? Współczesna technologia ma do zaoferowania naprawdę wiele. Jedną z gałęzi przemysłu, która może odpowiedzieć na te pytania, jest laserowa obróbka różnych materiałów. Wycinanie laserowe (https://ciecielaser.pl/wycinanie-laserowe-rur-i-profili/) to jedna z najlepszych metod otrzymywania określonych produktów w różnych kształtach z różnych surowców. To cięcie pozwala na zwiększenie wydajności i oszczędność pieniędzy w firmie. Dobra i szybka obróbka to podstawa każdego opłacalnego biznesu.

W czym tną lasery?

Lasery mogą wycinać praktycznie w każdym materiale. Zastosowanie jest przeogromne. Każde przedsiębiorstwo z różnych gałęzi przemysłu może wypróbować tę nowoczesną technologię. Wycinanie laserowe może być:

  • w metalu – wycinanie laserowe odbywa się w każdym metalu. Mosiądz, aluminium lub miedź nie stanowią problemu dla laserów. Najbardziej popularne jest cięcie blachy. Arkusze mogą mieć duże wielkości, nawet 1500-3000mm.
  • w drewnie – w obróbce drewna wykorzystanie laserów jest bardzo powszechne. Używane mogą być w takich branżach jak: zabawkowe, meblowe, rękodzieła artystycznego, produkcji ozdób czy nawet firmy zajmujące się modelami architektonicznymi.
  • w papierze – laserowe maszyny potrafią ciąć naprawdę dokładnie. Delikatny papier jest tego przykładem. Dzięki takiemu wycinaniu można zaprojektować nowe okładki do książek lub kartki świąteczne.
  • w plastiku – wycinanie laserowe tworzyw sztucznych jest bardzo popularne wśród przemysłu. Najczęściej tnie się w akrylu. Można także spotkać się z cięciem pleksi czy poliwęglanu. Wycinane laserowo akrylowe przedmioty mogą mieć wypolerowane płomieniowo krawędzie. Daje to świetny efekt i nie wymaga kolejnych nakładów pracy przy obrabianym produkcie.

Jakie są rodzaje laserów?

Wszystkie lasery spełniają tą samą funkcję. Wycinają laserowo dany obszar jakiegoś budulca w sposób zadany wcześniej przez operatora. Żeby to osiągnąć, lasery w swojej budowie różnią się głównie źródłem lasera. Wyróżniamy:

  • lasery typu CO2 – to laser, który tnie za pomocą dwutlenku węgla uruchamianego elektrycznie. Używane także do grawerowania dzięki wysokiej wydajności wiązki lasera.
  • lasery typu fiber – charakteryzują się dużo większą mocą lasera, która skupiona jest w danym obszarze. Są bardzo trwałe, nie wymagają napraw czy nawet kosmetyki.
  • lasery typu krystalicznego – są podobne do laserów fiber z tą różnicą, że mają dość drogie i szybko zużywające się diody pompujące. Należą one do grupy laserów wycinania na ciele stałym.

 

Wycinanie laserowe

Technologia cięcia laserowego metalu

Wycinanie laserowe, lub LBC (Laser Beam Cutting), jak określa się je na całym świecie, jest procesem, w którym materiał w obszarze cięcia jest podgrzewany, a następnie niszczony przez laser.

Istota laserowego cięcia metali

Laserowe cięcie metali, jak sama nazwa wskazuje, odbywa się za pomocą wiązki laserowej wytwarzanej przez specjalną maszynę. Właściwości tej wiązki pozwalają jej skupić się na małym obszarze, jednocześnie wytwarzając energię o dużej gęstości. Powoduje to, że każdy materiał ulega aktywnej destrukcji (topi się, pali, wyparowuje itp.).

Zasada działania wiązki laserowej

Na przykład maszyna do cięcia laserowego może skoncentrować 108 watów energii na centymetr kwadratowy na powierzchni obrabianego przedmiotu. Aby zrozumieć, w jaki sposób można osiągnąć ten efekt, konieczne jest zrozumienie właściwości wiązki laserowej:

  • Wiązka laserowa, w przeciwieństwie do fal świetlnych, charakteryzuje się stałą długością fali i częstotliwością (monochromatyczność), co ułatwia skupienie jej na dowolnej powierzchni przy użyciu konwencjonalnych soczewek optycznych.
  • Wyjątkowo wysoka kierunkowość wiązki laserowej i niewielki kąt jej rozbieżności. Dzięki tej właściwości na sprzęcie do cięcia laserowego można uzyskać silnie skupioną wiązkę.
  • Wiązka laserowa ma jeszcze jedną bardzo ważną właściwość – koherencję. Oznacza to, że wiele procesów falowych zachodzących w takiej wiązce jest w pełni skoordynowanych i w rezonansie ze sobą, co znacznie zwiększa całkowitą moc promieniowania.

Laserowe cięcie metalu można wykonać na dwa sposoby:

  • topienie metalu;
  • odparowanie obrabianego metalu.

Cięcie metalu metodą odparowania wymaga dużej mocy, a tym samym znacznego nakładu energii, co nie zawsze jest ekonomicznie uzasadnione. Surowe wymagania dotyczące grubości również ograniczają zastosowanie tej metody. Z tego powodu jest ona stosowana tylko do cięcia elementów cienkościennych.

Laserowe cięcie metalu z wykorzystaniem procesu fuzji stało się znacznie bardziej powszechne. Ostatnio coraz częściej laserowe cięcie termojądrowe wykonywane jest z użyciem gazów (tlen, azot, powietrze, gazy obojętne), które wdmuchiwane są do strefy cięcia za pomocą specjalnych urządzeń (film z tego procesu można łatwo znaleźć w Sieci).

Technologia ta pozwala na obniżenie kosztów energii, zwiększenie prędkości pracy oraz zastosowanie urządzeń o małej mocy przy cięciu metalu o dużej grubości. Oczywiście, nie można tego uznać za cięcie laserowe w czystej postaci, bardziej poprawne byłoby nazwanie tego technologią lasera gazowego.