Wprowadzenie
W dzisiejszym świecie produkcji najważniejsze są precyzja i wydajność. Biorąc pod uwagę najszybsze tempo rozwoju w branży, powinna istnieć maszyna, która będzie w stanie nadążyć za popytem.
W centrum uwagi znajduje się maszyna do cięcia laserowego światłowodowego. To najnowocześniejsze urządzenie stało się obecnie najczęściej wybieranym rozwiązaniem w wielu zastosowaniach przemysłowych. Niezależnie od tego, czy zajmujesz się produkcją motoryzacyjną, inżynierią lotniczą i kosmiczną, obróbką metali czy projektowaniem na zamówienie, zrozumienie możliwości i zalet cięcia laserowego światłowodowego może znacznie usprawnić Twoje procesy produkcyjne.
W tym przewodniku przyjrzyj się bliżej temu cudo techniki przemysłowej.
Czym jest cięcie laserem światłowodowym?
Cięcie laserem światłowodowym to zaawansowana technologicznie metoda przemysłowa służąca do cięcia materiałów, takich jak metal, za pomocą wiązki laserowej. Istnieje kilka rodzajów cięcia laserowego, jednak laser światłowodowy uznawany jest za najdokładniejszy. Taką precyzję zawdzięcza się zastosowaniu kabla światłowodowego do wytworzenia silnej wiązki.
Kabel światłowodowy lasera jest domieszkowany pierwiastkami ziem rzadkich, takimi jak iterb, co zapewnia lepsze wzmocnienie wiązki. Chociaż lasery światłowodowe są najczęściej stosowane do cięcia metali przemysłowych, w zależności od konfiguracji mogą również służyć do cięcia materiałów niemetalowych.
Jak działa technologia cięcia laserowego światłowodowego?
Działanie wycinarki laserowej na światłowodzie opiera się na ogólnej zasadzie działania wszystkich laserów. Jej wiązka o dużej mocy topi i odparowuje metale, zapewniając czyste cięcia.
Główna różnica polega jednak na tym, w jaki sposób laser światłowodowy wytwarza intensywną wiązkę. Energia z rezonatora laserowego jest kierowana do głowicy tnącej za pomocą kabla światłowodowego. Lasery światłowodowe charakteryzują się większą wydajnością i szybszym cięciem niż ich konwencjonalne odpowiedniki.
Wykorzystują również strumień gazu, zazwyczaj tlenu, do usuwania cząstek stopionego metalu.
Jakie metale można ciąć za pomocą maszyn do cięcia laserowego na bazie włókna?
Cięcie laserem światłowodowym nadaje się zasadniczo do metali żelaznych i nieżelaznych. Świadczy o tym jego szerokie zastosowanie przemysłowe, ponieważ pozwala ono na obróbkę różnych rodzajów i grubości metali.
Oto przegląd metali, do obróbki których najczęściej stosuje się lasery światłowodowe.
- Stal miękka
- Stal nierdzewna
- Aluminium
- Miedź
- Mosiądz
- Tytan
- Stal ocynkowana
- Stal narzędziowa
Zalety maszyn do cięcia laserowego światłowodowego
Na całym świecie obserwuje się wyraźną tendencję wzrostową w zakresie popularności maszyn do cięcia laserowego z wykorzystaniem włókna. Według niektórych analiz rynkowych wartość globalnego rynku tego sektora wyniosła ponad 5 mld USD, a prognozuje się, że w ciągu 5 lat wzrośnie ona niemal dwukrotnie. Dzięki swoim niezaprzeczalnym zaletom maszyny do cięcia laserowego cieszą się coraz większą popularnością.
Wysoka precyzja i dokładność
Cechą charakterystyczną wszystkich rodzajów laserów jest ich precyzja cięcia. W rzeczywistości jest to cecha, która prawdopodobnie przychodzi na myśl od razu, gdy mowa o wycinarkach laserowych.
Lasery światłowodowe nie są tu wyjątkiem. Przy odpowiedniej konfiguracji mogą ciąć z dokładnością do 0,05 mm bez zauważalnych odchyleń. Aby lepiej to zobrazować, jest to grubość jednego ludzkiego włosa.
Wszechstronność
Kolejną dziedziną, w której lasery światłowodowe wyróżniają się, jest ich szeroki zakres zastosowań. Są one jednymi z najbardziej wszechstronnych urządzeń do cięcia przemysłowego. Lasery światłowodowe mogą ciąć szeroką gamę metali i materiałów niemetalowych. Dzięki temu idealnie sprawdzają się w różnych branżach, takich jak motoryzacyjna, medyczna i lotnicza. Oprócz cięcia ten typ lasera nadaje się również do grawerowania i spawania.
Niskie koszty utrzymania
Lasery światłowodowe wymagają stosunkowo mniej konserwacji niż inne typy laserów. Oprócz mniejszej liczby ruchomych części lasery światłowodowe są również bardziej energooszczędne. Ponadto, w przeciwieństwie do laserów CO₂ i YAG, nie wymagają one uzupełniania gazu ani wymiany luster. Mniejsza liczba materiałów eksploatacyjnych sprawia, że koszty eksploatacji są niższe. Nie wspominając już o tym, że diody laserowe w wycinarkach laserowych światłowodowych mają dłuższą żywotność niż w przypadku innych typów.
Zastosowania maszyn do cięcia laserowego na bazie włókien
Oprócz możliwości obróbki różnych metali wszechstronność lasera światłowodowego wynika również z jego różnorodnych funkcji. Oprócz cięcia laser światłowodowy oferuje jeszcze więcej funkcji, co sprawia, że jest to opłacalna inwestycja.
Oto obszary, w których najczęściej wykorzystuje się wycinarki laserowe na światłowodzie.
Funkcje:
- Cięcie materiałów metalowych i niemetalowych
- Grawerowanie
- Spawanie
- Oznaczanie
- Wiercenie
- Czyszczenie
- Obróbka powierzchni
- Akwaforta
- Teksturowanie
Branże:
- Obróbka metali
- Przemysł motoryzacyjny
- Przemysł lotniczy i kosmiczny
- Wyrób medyczny
- Przemysł elektroniczny i elektryczny
- Oznakowanie i reklama
- Produkcja biżuterii
- Branża energii odnawialnej
- Przemysł ciężki
- Żywność i opakowania
- Sztuka i przedmioty dekoracyjne
Najczęściej zadawane pytania
Jakie są różnice między cięciem laserem CO₂ a cięciem laserem światłowodowym?
Wycinarki laserowe CO₂ różnią się od laserów światłowodowych pod kilkoma względami. Jedną z głównych różnic jest źródło lasera. Wiązka laserowa w wycinarkach CO₂ pochodzi ze źródła energii opartego na mieszaninie gazów, podczas gdy lasery światłowodowe wykorzystują technologię laserów półprzewodnikowych.
Długość fali lasera światłowodowego jest również krótsza i wynosi 1,06 mikrona, w porównaniu z 10,6 mikrona w przypadku laserów CO₂. Dzięki temu lasery światłowodowe lepiej sprawdzają się przy obróbce metali, podczas gdy lasery CO₂ są bardziej odpowiednie do materiałów niemetalowych. Lasery CO₂ nie dorównują laserom światłowodowym pod względem prędkości cięcia, jakości i wydajności. Jedynym zastrzeżeniem jest to, że lasery światłowodowe są droższe od laserów CO₂.
Jak głęboko może ciąć laser światłowodowy?
Głębokość cięcia laserem światłowodowym nadal zależy od konkretnych materiałów. Ogólnie rzecz biorąc, laserowa wycinarka światłowodowa może ciąć na głębokość od 1 mm do 25 mm. Stal miękka może być cięta na grubość 20–25 mm. Jednak w przypadku laserów światłowodowych o większej mocy możliwe jest cięcie blachy ze stali miękkiej o grubości 30–40 mm.
Poniżej przedstawiono średnią głębokość cięcia laserami światłowodowymi w różnych metalach:
Stal nierdzewna: Do 20 mm
Aluminium: Do 16 mm
Miedź i mosiądz: Do 4 mm
Tytan: Do 25 mm
Wartości te często odpowiadają maksymalnej głębokości cięcia w przypadku laserów światłowodowych. Chociaż lasery te są w stanie ciąć materiały o takich grubościach, jakość cięcia będzie się jednak różnić. Kluczowe znaczenie ma zastosowanie odpowiedniej mocy lasera, aby skutecznie przeciąć materiał na określoną głębokość.
Ile kosztują maszyny do cięcia laserem światłowodowym?
Wycinarki laserowe światłowodowe nie są tanie, to pewne. Niemniej jednak istnieje spory wybór maszyn laserowych światłowodowych klasy podstawowej, średniej i wysokiej. W przypadku maszyn klasy podstawowej ceny wahają się od US$ 20 000 do 50 000. Maszyny klasy średniej kosztują zazwyczaj od US$ 50 000 do 150 000. Natomiast lasery światłowodowe z najwyższej półki mogą osiągać imponujące ceny przekraczające US$ 500 000. Do tego budżetu należy doliczyć kosztowną wymianę diody laserowej oraz inne koszty eksploatacji i konserwacji.
Jakie środki bezpieczeństwa należy stosować podczas obsługi wycinarki laserowej na światłowodach?
Chociaż praca z laserami światłowodowymi jest zazwyczaj zautomatyzowana, wiąże się ona z pewnymi zagrożeniami i niebezpieczeństwami. Istnieje wysokie ryzyko poparzeń, narażenia na promieniowanie laserowe oraz wdychania toksycznych oparów – to tylko kilka przykładów. Dlatego nie wolno lekceważyć środków zapobiegawczych.
Oto środki bezpieczeństwa, których należy przestrzegać podczas pracy z wycinarką laserową:
- Okulary ochronne do pracy z laserem
- Właściwa wentylacja i odprowadzanie oparów
- Zamknięta strefa cięcia
- Odpowiednie szkolenie i wiedza operatorów
- Oznakowanie i etykiety ostrzegawcze
- Środki bezpieczeństwa przeciwpożarowego
- Bezpieczeństwo elektryczne
- Transport materiałów i ustawianie maszyn
- Konserwacja i przeglądy maszyn
- Zatrzymania awaryjne i procedury wyłączania
- Ograniczanie hałasu