Как да изберем машини за лазерно рязане на тръби за различни видове тръбни материали?

Съвместимост с материали и нейното въздействие върху Производителност при лазерно рязане на тръби

Често срещани тръбни материали, съвместими с лазерно рязане на тръби (неръждаема стомана, алуминий, латун, медь, титан)

Фибер лазерните резачи работят много добре с пет основни вида метали. Неръждаемата стомана се използва често, защото устойчива на корозия в промишлени приложения. Алуминият е популярен за изработване на леки части, необходими за самолети и космически апарати. Месингът понякога се използва за декоративни елементи на сгради. Медта е подходяща за електрически кабели и тръби, а титанът често се среща в медицински устройства, където най-важно е устойчивостта. Тези съвременни лазерни системи могат да обработват стоманени плочи с дебелина до 25 мм и цветни метали с дебелина около 15 мм. Машините поддържат точност от ±0,1 мм, което има голямо значение при изработването на части, които трябва да издържат натоварване или да осигуряват плътни съединения без течове.

Как химичният състав на материала влияе върху качеството на рязане и ефективността на обработката

Химичният състав на материалите има голямо значение за това как те взаимодействат с лазерите по време на процесите на рязане. Вземете например неръждаемата стомана – съдържанието на хром означава, че често се нуждаем от азотно подпомагане по време на рязане, за да се предотврати образуването на нежелани оксидни слоеве. Алуминият представлява различни предизвикателства поради впечатляващата си топлопроводност около 237 W/mK, което прави необходимо използването на импулсна лазерна доставка за ефективно управление на разтопената зона. При работа с мед или месинг операторите обикновено установяват, че кислородът работи добре за по-тънки листове, докато компресираният въздух е по-подходящ за по-дебели материали. Това са само някои от важните фактори, които техниците на производствената площадка имат предвид при настройването на своите лазерни режещи операции.

По-високото съдържание на въглерод в стоманите увеличава твърдостта на ръба, но намалява скоростта на рязане с 18—22% в сравнение с меката стомана поради по-високите изисквания за абсорбция на енергия.

Предизвикателства, свързани с топлопроводността и отразяващата способност при цветните метали

Алуминият има склонност бързо да губи топлина, което означава, че се нуждае от около 15 до 20 процента повече мощност на единица площ в сравнение със стоманата, за да поддържа постоянна ширина на рязане. При работа с мед възниква напълно различен проблем. Медта отразява обратно около 85 до 90 процента от дължината на вълната от 1 микрометър при влакнестите лазери. Това създава сериозни проблеми с отразените лъчи, които могат всъщност да повредят оптичните компоненти. За да се справят с този риск, много цехове в крайна сметка инвестират в различни видове системи за доставяне на лъч, специално проектирани да намалят тези опасности. А след това има и титана, който се нагрява силно при контакт с кислород. Поради тази реакция производителите трябва да използват специални смеси от инертни газове по време на операциите по рязане, за да предотвратят нежелани запалвания.

Защо силно отразяващите материали като медта и месинга представляват риск за влакнестите лазерни системи

Метали като мед и месинг, които отразяват добре светлината, могат да върнат обратно към оптичната система около 65 до 75 процента от лазерната енергия. Това причинява реални проблеми за уреди като резонатори и колиматори. Сметките за ремонт на тези повреди обикновено достигат около 740 000 долара според проучване на Ponemon от миналата година. Месинг, съдържащ по-малко от 30% цинк, намалява тази отразяваща способност до поносими стойности, обикновено между 45 и 50%. Чистата мед винаги е била трудна за обработка, като изискваше още от старите CO2 лазери доскоро. Но последните години има някои пробиви. Влакнести лазери, работещи при дължина на вълната 1070 nm и със специално наклонени лъчи, всъщност могат да режат медни листове с дебелина от 2 до 5 мм, като използват само 15% от енергийните разходи на традиционните CO2 системи. Това прави голяма разлика за оперативните разходи.

Съгласуване на лазерната мощност с материала на тръбата и изискванията за дебелина

Избор на лазерна мощност във ватове според типа метал и дебелината на стената

Правилният избор на лазерна мощност в голяма степен зависи от типа материал, с който работим, и от дебелината на стените. Например, при тънки тръби от неръждаема стомана с дебелина под 5 мм, повечето хора установяват, че 3 до 4 kW влакнести лазери се справят отлично. Но положението се променя, когато разглеждаме по-дебели материали като 10 мм въглеродна стомана, където операторите обикновено имат нужда от поне 6 kW, за да поддържат скорост на рязане над 2 метра в минута, според последния наръчник на JQ Laser от 2024 г. Съществуват и трудни материали с висока проводимост като мед и титан. Те поглъщат значително количество енергия, затова производителите обикновено препоръчват използването на системи с мощност между 8 и 12 kW, когато дебелината надвишава 6 мм.

Оптимални настройки за тръби от въглеродна и неръждаема стомана

Въглеродната стомана реагира предсказуемо на лазерната енергия, което позволява ефективно рязане при 3—4 kW. Напротив, неръждаемата стомана изисква с 10—15% по-висока мощност и защита с азот, за да се запази качеството на ръба. Проучване от 2024 г. показа, че използването на влакнест лазер с мощност 4 kW върху неръждаема стомана с дебелина 5 mm постига гладкост на ръба 98,5%, което значително надминава резултатите при 3 kW системи (92%).

Високомощни нужди за дебелостенни титанови и медни профили

Високата температура на топене на титана, около 1668 градуса по Целзий, плюс отразяващата природа на медта, означават, че повечето цехове се нуждаят от влакнести лазери с мощност между 8 и 12 киловата или от хибридни лазерно-дъгови заваръчни системи, когато работят с дебелини на стени над 6 милиметра. Някои от най-новите модели влакнести лазери всъщност успяват да режат 8 мм дебели медни плочи при само 6 кВт мощност, без да повредят оптиката, но все още много производители използват добрите стари CO2 лазери за всички материали с дебелина 10 мм или повече, според тези тестове на Feijiu Laser, които всички използваме като референция. И не забравяйте да използвате азотен газ по време на операциите по рязане – той прави огромна разлика за намаляване на деформациите и предотвратяване на нежелана оксидация при тези трудни метали.

Влакнест vs CO2 лазер: Избор на правилната технология за Вашия материал

Предимства на влакнестите лазери за тръби от неръждаема стомана, алуминий и месинг

Когато става въпрос за работа с метали като неръждаема стомана, алуминий и тези средни по обем медни тръби, често срещани в автомобилни части и компоненти за самолети, влакнестите лазери просто надминават другите опции. Тези системи могат да постигнат точност до 0,1 мм за материали с дебелина до 20 мм, което е доста впечатляващо. И те не спират дотук. Влакнестите лазери обикновено работят около 30 процента по-бързо от традиционните CO2 системи, като използват с 20 до 30 процента по-малко азотен газ по време на работа. Онова, което наистина се откроява, е тяхната дължина на вълната от 1,064 nm, която всъщност намалява топлинните повреди при чувствителни медни части, като например инструментални фитинги. Това означава, че производителите получават по-добра размерна стабилност без проблемите с деформацията, които преследват по-старите технологии.

Ефективност на CO2 лазера върху силно отразяващи материали като мед и бронз

При работа с медни или латунени тръби с дебелина над 15 мм, повечето професионалисти все още използват CO2 лазери поради тяхната дължина на вълната от 10,6 микрометра. Тези дължини на вълните се отразяват много по-малко в сравнение с влакнестите лазери, което ги прави значително по-практични за този вид работа. Проучвания показват, че CO2 лазерните системи могат да запазят допуски в рамките на плюс или минус 0,15 мм дори при латун с дебелина до 25 мм. Те режат със скорост около 2,5 метра в минута и почти няма опасност от обратно отразяване, което би причинило повреди по време на процеса – нещо, което е потвърдено в различни термични тестове. Поради тази стабилна производителност, CO2 лазерите често се използват в критични приложения като производството на електрически компоненти и морско инженерство, където точността има най-голямо значение.

Енергийна ефективност, поддръжка и експлоатационни разходи: Сравнение между Влакнест и CO2

Фибровите лазери използват до 50% по-малко енергия в сравнение с CO— модели (NMLaser 2024), като разходите за поддръжка средно са 0,08 USD/час спрямо 0,18 USD/час за CO— системи. Тяхната твърдотелна конструкция премахва огледалата и резонаторните газове, намалявайки простоите и нуждата от консумативи.

Разбиване на мита: Могат ли фибровите лазери безопасно да режат чисти медни тръби?

По-рано медта едва ли не беше недостъпна за влакнестите лазери поради отразяващата ѝ способност от 98% при дължините на вълната от около 1 микрон. Но последните години донесоха значителни промени. Новите лазерни системи разполагат с най-различни високотехнологични решения като контрол на формирането на импулса, специални антирефлексни покрития и подобрени наклонени лъчи, които позволяват на производителите да режат чисто медни листове с дебелина до 10 мм със скорост от около 1,8 метра в минута. Самите резове също са много прецизни – под 0,3 мм ширина. Според тестове, проведени миналата година, тези подобрения намалили проблемите с обратното отразяване с почти 90% в сравнение с предишните системи. Този пробив означава, че индустрии като климатизация, полупроводници и електропренос вече не зависят изцяло от старомодната CO2 лазерна технология за работата си с мед.

Често задавани въпроси

Кои материали са съвместими с лазерно рязане на тръби?

Често срещани материали, съвместими с лазерно рязане на тръби, включват неръждаема стомана, алуминий, латун, мед и титан.

Как съставът на материала влияе върху лазерната рязка?

Съставът на материала влияе върху лазерната рязка чрез топлопроводността и отразяващата способност, които имат голямо значение за качеството на рязане и ефективността на обработката.

Защо влакнестите лазери са предпочитани за определени метали?

Влакнестите лазери се предпочитат за метали като неръждаема стомана и алуминий поради високата им точност, скорост и по-ниско енергопотребление в сравнение с традиционните CO2 лазерни системи.

С какви предизвикателства се сблъскват влакнестите лазери при силно отразяващи материали?

Силно отразяващи материали като мед могат да отразяват значителна част от лазерната енергия обратно към системата, което потенциално може да повреди оборудването. За преодоляване на тези предизвикателства са необходими специализирани системи.

Какви са предимствата на CO2 лазерите за мед и месинг?

CO2 лазерите са ефективни за рязане на по-дебели мед и месинг благодарение на дължината на вълната, която намалява обратното отразяване и запазва точността.