Parametry řezání laserem – Řezání laserem | Laser Rezal

Laserové obráběcí stroje (kovové řezačky) právem zaujímají jedno z předních míst mezi inovativními zařízeními používanými v různých odvětvích národního hospodářství: hutnictví, strojírenství, výrobě nábytku a dalších. Lze je totiž použít k výrobě dílů nejsložitější konfigurace s vysokou mírou přesnosti bez nutnosti dalšího zpracování obrysu. Přitom při zohlednění minimální řezné tloušťky a racionálního řezání plechu je možné dosáhnout bezodpadové výroby.

• vysoká produktivita;
• dostupnost automatizovaného řídicího systému;
• snížení výrobních nákladů

Dříve nebo později se mnozí manažeři zamýšlejí nad tím, jak vybavit své podniky a společnosti tímto druhem high-tech agregátních mechanismů. Přeci jen je potřeba mít alespoň jeden ve výrobě лазерный станок для резки металла — to znamená opustit zastaralá a neefektivní zařízení a poskytnout montážnímu prostoru požadovaný objem dílů a přířezů s minimální spotřebou energie. Protože však existuje několik typů takových zařízení a jsou také poměrně drahé, mělo by se k výběru modelu pro každý konkrétní případ přistupovat individuálně. Zkusme přijít na to, na co si dát pozor při výběru laserového řezacího stroje na kov pro konkrétní výrobu.

Vlastnosti laserové řezačky

Nejprve se podívejme na konstrukci laserového stroje a vlastnosti jeho provozu. Laserová řezačka, stejně jako řezačka kovů, se skládá z následujících jednotek:

• emitor, který generuje úzce zaměřený puls nebo proud fotonů;
• systémy pohybu plynu určené k chlazení zářiče a vyfukování roztaveného kovu z pracovní oblasti;
• pohon používaný k pohybu emitoru po řezné ploše;
• souřadnicový stůl, na kterém je umístěn plech nebo obrobek;
• automatizovaný řídicí systém (ACS) nebo CNC.

Typy laserů: Plynové vs. vláknové lasery

Pojďme si definovat typy laserů, protože principem fungování laserových instalací je zaostřit paprsek, což poskytuje vysokou koncentraci energie na povrchu materiálu. Průměr tohoto paprsku je pouze několik desítek milimetrů, což zajišťuje malou řeznou tloušťku. Proces tavení a změny struktury kovu nastává, když výkon paprsku dosáhne určitých hodnot.

• plynný, ve kterém roli aktivního média hraje směs oxidu uhličitého, dusíku a helia;
• vlákno, využívající optická vlákna jako aktivní médium;
• solid-state, kde aktivní médium zaujímají krystaly a speciální druhy skla.
• dioda.

1. Účinnost řezání jakéhokoli materiálu závisí na vlnové délce záření. Vláknové lasery s krátkovlnným zářením tak vykazují vysoce kvalitní ukazatele v případě řezání tenkých plechů do tloušťky 3 mm. Plynové lasery, které mají delší vlnu záření, vykazují vynikající výsledky při řezání silných plechů.
2. Vláknové lasery mají vyšší instalační náklady ve srovnání s plynovými protějšky.
3. Zařízení vybavená vláknovými lasery se díky kvalitě optického vlákna a absenci přehřívání vyznačují malými rozměry a dlouhou životností 100 tisíc hodin.
4. Bod vyzařovaný světelným paprskem vláknového laseru se vyznačuje malými rozměry s dobrou hloubkou ostrosti ve srovnání s plynovým laserem.
5. Při zpracování kovů pomocí vláknových laserů je možné dosáhnout přesnějších standardů kvality

Při výběru laserového řezacího stroje na kov je také nutné určit rozměry pracovního pole souřadnicového stolu. Pokud potřebujete řezat materiál, měli byste si vybrat model s velkým stolem. Pokud potřebujete realizovat nápady související s dekorativním a užitým uměním, můžete si pořídit laserovou řezačku kovů s menšími rozměry.

Při nákupu zařízení na řezání kovů laserem byste měli vědět následující: pokud lze zvýšit výkon laseru, stůl nelze změnit – mění se společně se strojem.

Zařízení používané k ovládání laserové řezačky

K ovládání laserové řezačky kovů se obvykle používá počítačový řídicí systém (ACS) nebo CNC. S jeho pomocí se vyrábí
ovládání a řízení parametrů laseru, přenos povelů do výkonných modulů souřadnicové tabulky a systému pohybu a emise plynů.

Výkon

V poslední době nabízí kovodělný průmysl spolu s laserovým zařízením mnoho typů kovoobráběcích jednotek, které umožňují separaci i těch nejtvrdších slitin během několika minut a s minimálním zapojením člověka do procesu.

Jsou to:

1. Gilotina, která řeže plechy na pásy pomocí speciálních kovových nožů.
2. Plazmové stroje používané pro řezání vodivých materiálů a pracující s použitím plazmových hořáků.
3. Plynovo-kyslíkové jednotky určené pro řezání tlustého kovu jeho zahřátím na teplotu 1000 stupňů a dodáním tenkého proudu kyslíku do předem připravených oblastí.
4. Hydroabrazivní zařízení, které umožňuje řezání kovu do tloušťky 300 mm aplikací paprsku vody smíchané s abrazivním materiálem do řezu pod tlakem 5 tisíc atmosfér.

Laserové řezání je široce používáno v různých průmyslových odvětvích díky své vysoké přesnosti, kvalitě hran a schopnosti provádět řezání, řezání a gravírování jakékoli složitosti. Kvalita řezu závisí na zvolených parametrech. Různé třídy a tloušťky oceli vyžadují různé podmínky zpracování.

Jaké oceli jsou vhodné pro řezání laserem

Teplota v zóně řezání laserem dosahuje 2500 °C, což vede k ohřevu a deformaci obrobků s vysokou tepelnou vodivostí. Vysoké teploty vedou ke vzniku defektů při tavení legujících prvků. Oceli s vysokou tepelnou vodivostí a náchylné k tvorbě defektů jsou řezány ve speciálních režimech.

Uhlíková ocel Vyznačuje se minimálním obsahem nečistot, kromě uhlíku. Zpracování se provádí pomocí pevných a plynových řezaček za přítomnosti kyslíku. Díky vysoké pevnosti, relativně nízké tepelné vodivosti a chemickému složení je řez čistý a rovnoměrný.

• Typickou závadou je záblesk, přebytek roztaveného kovu. Vytvořeno na spodním okraji řezu, odstraněno opakovaným laserovým zpracováním v pulzním režimu.
• Maximální tloušťka je 20 mm, v režimu taveniny – 25 mm.

nerez obsahuje mnoho nečistot, které vedou k tvorbě strusky a žáruvzdorných oxidů v zóně řezání. Během procesu řezání se tvoří oxidy, které brání průchodu laserového paprsku. Na hraně se objevuje struska a snižuje kvalitu obrobku.

Oceli s vysokým obsahem niklu a chromu vyžadují speciální přístup. Nízká tekutost ztěžuje průchod laserového paprsku a zvyšuje spotřebu energie.

• Typická vada: rozšíření řezu dole, záblesk.
• Maximální tloušťka: 16 mm, v pulzním režimu – 20 mm.

Dodržováním technologie je možné řezat černou, galvanizovanou, elektrotechnickou, nerezovou ocel s vysokou kvalitou břitu a přesností řezu.

Jak zvolit tloušťku obrobku

Maximální tloušťka ocelového obrobku pro řezání laserem je 30 mm. Plech této tloušťky se řeže na stroji o výkonu minimálně 1000 W při nízké rychlosti – ne vyšší než 3,3 m/min.

Minimální tloušťka ocelových plechů je 0,2 mm.

Hlavním problémem při řezání kovu se zvýšenou tloušťkou je to, že se obrobek před řezáním zahřívá a deformuje. Proto maximální tloušťka kovů a slitin závisí na tepelné vodivosti.

Porovnejme maximální tloušťky pro různé kovy a slitiny:

• ocel – 30 mm;
• hliník – 25 mm;
• měď – 15 mm;
• mosaz – 12 mm.

Kovy a slitiny s vysokou tepelnou vodivostí se řežou v pulzním režimu, takže se obrobek nepřehřívá.

Jak zvolit režim a sílu záření

Základní výkon laseru je 400–500 kW. Tato řada je vhodná pro zpracování uhlíkových a nerezových plechů o tloušťce 1–2 mm. Výkon se zvyšuje s rostoucí tloušťkou.

Při řezání polotovarů z tenkých plechů je vyžadován zvýšený výkon – to urychluje řezání a zabraňuje deformaci kovu.

Výkon zařízení závisí na jeho typu:

• pevné – 1–6 kW, vhodné pro uhlíkovou ocel, neželezné kovy a slitiny;
• jednorázově – až 20 kW;
• CO2 lasery – 600–8000 kW, vhodné pro tenké plechové obrobky;
• plynový dynamický – 150 kW a více.

Existují 3 způsoby řezání kovu laserem:

1. Tavení – kov se zahřeje na bod tavení, načež proud vzduchu odstraní kapalnou frakci z linky řezu.
2. Spalování – kov se zahřeje až k bodu hoření, produkty reakce se odstraní stlačeným vzduchem. Nevhodné pro vysoce legované oceli a neželezné kovy.
3. Odpařování – kov se zahřeje až k bodu hoření. Používá se pro vysoce přesné práce (elektronika, šperky).

Každá následující metoda vyžaduje více energie než ta předchozí. Tavné řezání je ekonomická technologie, která se používá častěji než jiné.

Řezání se provádí pomocí stlačeného plynu: kyslíku nebo dusíku. Řezání v kyslíku stimuluje spalování a je vhodné pro železné a nízkolegované oceli. Dusík neoxiduje okraj a používá se u nerezových a vysoce legovaných ocelí.