Pregled laserskih strojeva za rezanje metala i njihov izbor

Laserska oprema za rezanje metala koristi se u raznim industrijama: strojogradnji, metalurgiji i proizvodnji namještaja. Ova popularnost je zbog činjenice da vam omogućuje stvaranje dijelova složenog oblika s povećanom razinom točnosti. O takvoj opremi bit će riječi u našem članku.

Metalni laserski rezači imaju tri glavne funkcije:

• graviranje: crtanje slike, teksta, pa čak i fotografije na metalnoj površini;
• lasersko rezanje;
• krivolinijsko rezanje.

U svim slučajevima formira se predložak prema kojemu numerički upravljački modul postavlja parametre rezanja. Rezultat je savršeno točan proizvod.

Dizajn bilo kojeg laserskog rezača uključuje nekoliko blokova:

• emiter - odgovoran za generiranje struje fotona ili usko fokusiranog laserskog impulsa;
• jedinica za kretanje plina - dizajnirana za ispuhivanje vrućeg metala iz radnog područja i hlađenje radijatora;
• pogon - koristi se za pomicanje emitera preko obrađene površine;
• radni stol za rezanje - na njemu se postavlja radni komad, dok se stol može zamijeniti;
• CNC / ACS modul.

Princip rada takvih strojeva temelji se na generiranju uskog snopa laserske cijevi koja vrši obradu metala. Kao rezultat kontakta grede s površinom materijala koji se obrađuje, nastaje visokotemperaturni učinak koji omogućuje graviranje ili rezanje metala. U tom slučaju protok plinske mješavine ispuhuje sloj rastaljenog materijala, što osigurava visokokvalitetan rez. Ovi strojevi mogu se koristiti za rad sa svim vrstama čeličnog lima, kao i s obojenim metalima i njihovim legurama.

Bit rada bilo kojeg laserskog rezača sastoji se u fokusiranju usko usmjerene zrake, zbog čega se energija koncentrira na površini obrađenog materijala. Promjer takve grede ne prelazi desetinke milimetra, što osigurava minimalnu debljinu rezanja. Tijek taljenja i naknadna transformacija metalne strukture nastaju kao rezultat dovođenja karakteristika snage laserske zrake na određene parametre. Ovisno o mehanizmu rada, postoje četiri glavne vrste takvih strojeva.

Lasersko rezanje metala može se izvesti u okruženju kisika ili dušika, izbor ovisi o karakteristikama metala koji se obrađuje. Dakle, kao rezultat izlaganja kisiku, pokreću se egzotermne reakcije, čija toplinska energija omogućuje rezanje prilično debelih limova niskolegiranog i ugljičnog čelika.

Ne preporuča se rezati pocinčane ili pocinčane površine u kisiku. U ovom slučaju, rez je neravnomjeran, osim toga, povećava se rizik od stvaranja naslaga. Prilikom rezanja nehrđajućeg ili visoko legiranog čelika, nepoželjno je dopustiti oksidaciju mjesta reza. Zato su pri radu s takvim metalima traženi inertni plinovi, najčešće dušik.

Za rezanje aluminija može se koristiti bilo koji plinski medij. Ali za rad s titanovim legurama ne mogu se koristiti ni jedno ni drugo, jer oba plina počinju apsorbirati metalnu površinu i tvore krhki sloj. Za ovaj materijal prednost treba dati laserskim uređajima koji rade u heliju ili visoko pročišćenom argonu.

Općenito, bilo koji plinski laserski rezači daju maksimalni val zračenja, pa su traženi pri obradi lima maksimalne debljine.

Visoku učinkovitost i produktivnost opreme osiguravaju laserski uređaji s optičkim vlaknima, često se izvode u obliku mini-strojeva. Imaju sljedeće prednosti.

• Visoka kvaliteta svjetla. Rezna linija je tanja, a mjesto manje, što općenito poboljšava radnu učinkovitost.
• Velika brzina rezanja. U usporedbi s plinom, to je dvostruko više.
• Izdržljivost. Korištenje profesionalnog lasera s optičkim vlaknima osigurava stabilne performanse do 100 tisuća sati rada opreme.
• Povećana učinkovitost. Učinkovitost fotoelektrične pretvorbe u rezanju optičkih vlakana odgovara 30%, što je 2-3 puta više nego kod laserskog rezanja u plinskom okruženju.
• Niska cijena korištenja. Potrošnja energije optičkih instalacija ne prelazi 30% laserskog rezanja u plinskoj atmosferi.
• Minimalni troškovi održavanja. Odsutnost potrebe za reflektirajućim lećama štedi mnogo novca na održavanju stroja.
• Rad takve opreme nije osobito težak. Zbog prijenosa optičkog vlakna nema potrebe za podešavanjem parametara optičkog puta.

Glavni radni element diodnog laserskog rezača je emiter u obliku poluvodičkog kristala oblikovanog kao optički rezonator. Uz diodu, takav laser uključuje specijalizirani uređaj za napajanje iz mreže izmjenične struje. To vam omogućuje da mijenjate parametre izlaznog zračenja.

Međutim, laser diode je značajno inferiorniji od plinskih i optičkih u pogledu parametara koherencije. Fokusiranje daje veliku divergenciju, pa je nemoguće koncentrirati energiju u maksimalnom volumenu. Jedina prednost takve opreme je njena relativna jeftinost u odnosu na sve ostale modele.

Princip rada lasera u čvrstom stanju sličan je plinskom. Ali ima i svoje karakteristike. Za razliku od plinovitog medija, ovdje se koristi aktivni medij krutih oblika. U pravilu su to kristali i razna stakla koja se aktiviraju pri kontaktu s elementima rijetkih zemalja. Takve lasere karakterizira povećana učinkovitost, dok su brojni modeli prilično kompaktnih dimenzija. Ove baklje proizvode zrake valnih duljina koje mogu podnijeti široku paletu metala i debljina.

Danas na tržištu postoje laserski rezači za metal raznih proizvođača. Među stranim tvrtkama na domaćem tržištu vrlo su popularni proizvodi tvornica koje se nalaze u europskim zemljama, SAD-u, kao iu Japanu i Tajvanu:

• Trumpf (Njemačka);
• Schuler (Njemačka);
• Trotec (Austrija);
• Farley Laserlab (Australija);
• GCC (Tajvan).

Osim toga, proizvodi kineske proizvodnje zauzimaju veliki tržišni udio. Mišljenje o tome je dvosmisleno, mnogi sumnjaju u njegovu kvalitetu.Međutim, neke marke s proizvodnim pogonima u Kini rade koristeći švicarsku tehnologiju i pod strogom kontrolom kupaca. Proizvode strojeve za lasersko rezanje iznimno visokih tehničkih i operativnih karakteristika. Te tvrtke uključuju:

• Zec;
• Wattsan;
• Bodor.

U Rusiji laserske rezače proizvode industrijska poduzeća Semiconductor Devices, LOMO, Plasma i Inversion. Svaki od njih nudi određene vrste laserskih sustava. U našoj zemlji nema poduzeća koja se bave proizvodnjom svih vrsta laserskih strojeva u isto vrijeme.

Prilikom odabira laserskog rezača za metal, obratite pozornost na sljedeće karakteristike.

• Asortiman materijala. Prije svega, potrebno je uzeti u obzir specifičnosti poduzeća. Važno je razjasniti od čega su izrađeni dijelovi koji se izrezuju i koja je njihova debljina. Ove čimbenike treba usporediti s tehničkim podacima stroja, veličinom radnog područja i radnim parametrima opreme.
• Vlast. Prosječna snaga svih laserskih strojeva danas se kreće od 500 do 6000 vata. Ako planirate rezati limove debljine manje od 6 mm, dovoljan će vam biti laserski rezač snage 500-700 W. Za rad s debljim materijalom morate odabrati strojeve s maksimalnom snagom.
• Namještanje. Kada su u pitanju strojevi s optičkim vlaknima, morate obratiti pažnju na potrošni materijal: servomotore, vodilice, rezne glave, himere i ostalo. Kvaliteta i funkcionalnost ovih komponenti utječu na preciznost i brzinu laserskog rezanja. Neki beskrupulozni proizvođači kompletiraju opremu ne originalnim komponentama, već svojim kolegama kako bi smanjili troškove. To može biti zbunjujuće za kupca. Stoga se podaci o podrijetlu potrošnog materijala moraju unaprijed razjasniti.
• Kvaliteta opreme. Posljednjih godina u većini poduzeća postoji tendencija smanjenja proizvodnog ciklusa. Mnoge tvrtke, posebno one koje su nedavno ušle na tržište, ne poklanjaju dovoljno pažnje testiranju svojih laserskih rezača prije isporuke klijentu i ne provode kontrolu kvalitete opreme. Stoga je pri odabiru stroja vrlo važno obratiti pozornost na dostupnost usluga testiranja i pripreme za prodaju kod proizvođača.
• Servisno održavanje. Prilikom odabira opreme bolje je dati prednost strojevima onih proizvođača čije su servisne usluge zastupljene u regiji korištenja. U suprotnom, bilo kakvi nedostaci tijekom rada dovest će do dugotrajnih popravaka i, sukladno tome, zastoja u proizvodnji.

Strojevi za lasersko rezanje metala su svestrani. A to se odnosi i na korištene materijale i na širinu proizvodnih mogućnosti. Konkretno, mogu se koristiti za rezanje i graviranje metala.

Najčešća upotreba laserske opreme je rezanje materijala. U obradi metala rašireni su alatni strojevi kod kojih je glavni rezni alat laser. Omogućuju vam da napravite:

• pojedinačni elementi unutarnjih i vanjskih reklamnih konstrukcija;
• metalni konstruktori i zagonetke;
• predmeti za dekor;
• dijelovi za automobilsko i zrakoplovno modelarstvo;
• suveniri.

Lasersko graviranje metalnih proizvoda može pretvoriti najjednostavniju stvar u neprocjenjiv dar. Najjasnije graviranje dobiva se laserskom zrakom. Slike primijenjene u ovoj tehnici imaju neograničen rok trajanja, ne boje se abrazije, djelovanja kiselo-alkalnih otopina, vode, ultraljubičastog zračenja i temperaturnih ekstrema.

Uz pomoć računalno kontroliranog lasera možete dobiti sliku s maksimalnim detaljima. Često se na metalnim površinama stvaraju zamršeni uzorci, pa čak i reproduciraju fotografije.

Laserskom zrakom mogu se gravirati ne samo ravne već i konveksne površine. U ovom slučaju, specijalizirani mehanizam za fiksiranje obratka spojen je na motor stroja. Rotacija motora se prenosi na radni komad, počinje se kretati zadanom brzinom i laserska zraka primjenjuje sliku sa svih strana.