Bagaimana memilih mesin pemotong laser paip untuk bahan tiub yang berbeza?

Kesesuaian Bahan dan Kesan terhadap Prestasi Pemotongan Laser Paip

Bahan tiub biasa yang sesuai dengan pemotongan laser tiub (keluli tahan karat, aluminium, loyang, kuprum, titanium)

Pemotong laser gentian berfungsi dengan sangat baik pada lima jenis logam utama. Keluli tahan karat banyak digunakan kerana rintangannya terhadap kakisan dalam aplikasi industri. Aluminium popular untuk membuat komponen ringan yang diperlukan dalam kapal terbang dan angkasa lepas. Loyang kadangkala digunakan dalam hiasan bangunan. Tembaga berguna untuk pendawaian elektrik dan paip, manakala titanium sering digunakan dalam peranti perubatan di mana kekuatan adalah perkara utama. Sistem laser moden ini mampu memotong plat keluli setebal 25mm dan logam bukan ferus sehingga 15mm tebalnya. Mesin-mesin ini mengekalkan ketepatan sebanyak plus atau minus 0.1mm, yang memberi perbezaan besar apabila menghasilkan komponen yang perlu menanggung beban atau membentuk kedap rapat tanpa kebocoran.

Bagaimana komposisi bahan mempengaruhi kualiti potongan dan kecekapan pemprosesan

Komposisi kimia bahan memainkan peranan besar dalam cara mereka berinteraksi dengan laser semasa proses pemotongan. Ambil contoh keluli tahan karat, kandungan kromiumnya bermaksud kita kerap memerlukan bantuan nitrogen semasa pemotongan untuk mengelakkan pembentukan lapisan oksida yang tidak diingini. Aluminium membentangkan cabaran yang berbeza disebabkan oleh kekonduksian terma yang tinggi iaitu sekitar 237 W/mK, yang menjadikan penghantaran laser denyutan perlu dilakukan untuk mengawal kolam lebur secara berkesan. Apabila bekerja dengan tembaga atau gangsa, operator biasanya mendapati bahawa oksigen berfungsi baik untuk kepingan nipis manakala udara termampat lebih sesuai untuk bahan yang tebal. Ini hanyalah beberapa faktor penting yang dipertimbangkan oleh juruteknik di lantai bengkel apabila menyediakan operasi pemotongan laser mereka.

Kandungan karbon yang lebih tinggi dalam keluli meningkatkan kekerasan tepi tetapi mengurangkan kelajuan pemotongan sebanyak 18—22% berbanding keluli lembut disebabkan peningkatan keperluan penyerapan tenaga.

Cabaran konduktiviti terma dan pantulan dalam logam bukan ferus

Aluminium cenderung hilang haba dengan agak cepat, yang bermaksud ia memerlukan lebih kurang 15 hingga 20 peratus kuasa tambahan setiap unit luas berbanding keluli hanya untuk mengekalkan lebar potongan yang stabil. Apabila bekerja dengan tembaga, terdapat isu lain yang sama sekali berbeza. Tembaga memantul kembali kira-kira 85 hingga 90 peratus daripada panjang gelombang 1 mikrometer dari laser gentian. Ini mencipta masalah serius dengan pancaran pantulan yang boleh merosakkan komponen optik. Untuk mengatasi risiko ini, banyak bengkel terpaksa melabur dalam pelbagai jenis sistem penghantaran pancaran yang direka khas untuk mengurangkan bahaya tersebut. Dan kemudian ada titanium, yang menjadi sangat panas apabila terdedah kepada oksigen. Disebabkan tindak balas ini, pengilang perlu menggunakan campuran gas lengai khusus semasa operasi pemotongan untuk mengelakkan kebakaran yang tidak dijangka.

Mengapa bahan yang sangat reflektif seperti tembaga dan loyang membawa risiko kepada sistem laser gentian

Logam seperti kuprum dan loyang yang memantulkan cahaya dengan baik boleh memantul balik sekitar 65 hingga 75 peratus tenaga laser ke dalam sistem optik. Ini menyebabkan masalah sebenar kepada peralatan seperti resonator dan kolidator. Kos baiki kerosakan ini biasanya mencecah sekitar $740,000 menurut penyelidikan Ponemon tahun lepas. Loyang yang mengandungi kurang daripada 30% zink dapat mengurangkan pemantulan ini kepada tahap yang boleh dikendalikan, biasanya antara 45 hingga 50%. Kuprum tulen sentiasa sukar untuk diproses, memerlukan laser CO2 konvensional sehingga kebelakangan ini. Namun, terdapat beberapa kemajuan terkini. Laser gentian yang beroperasi pada panjang gelombang 1070nm dengan alur pancaran khas yang dicondongkan sebenarnya mampu memotong kepingan kuprum setebal 2 hingga 5mm sambil hanya menggunakan 15% daripada kos tenaga yang digunakan oleh sistem CO2 tradisional. Ini membuat perbezaan besar dari segi perbelanjaan operasi.

Padanan Kuasa Laser dengan Keperluan Jenis dan Ketebalan Tiub

Pemilihan Watt Laser Berdasarkan Jenis Logam dan Ketebalan Dinding

Pemilihan kuasa laser yang sesuai bergantung terutama pada jenis bahan yang kita gunakan dan seberapa tebal dinding bahan tersebut. Sebagai contoh, apabila menangani tiub keluli tahan karat nipis di bawah 5mm ketebalan, kebanyakan orang mendapati bahawa laser gentian 3 hingga 4 kW mencukupi untuk melakukan kerja. Namun situasi berubah apabila kita melihat bahan yang lebih tebal seperti keluli karbon 10mm di mana pengendali biasanya memerlukan sekurang-kurangnya 6 kW hanya untuk mengekalkan kelajuan pemotongan melebihi 2 meter per minit menurut panduan terkini JQ Laser dari tahun 2024. Dan kemudian terdapat bahan-bahan sukar seperti tembaga dan titanium yang mempunyai kekonduksian tinggi. Bahan-bahan ini benar-benar menggunakan banyak tenaga, jadi pengeluar biasanya mencadangkan penggunaan sistem antara 8 hingga 12 kW apabila ketebalan melebihi 6mm.

Tetapan Optimum untuk Tiub Keluli Karbon dan Keluli Tahan Karat

Keluli karbon bertindak balas secara konsisten terhadap tenaga laser, membolehkan pemotongan berkesan pada 3—4kW. Sebaliknya, keluli tahan karat memerlukan input kuasa yang lebih tinggi sebanyak 10—15% serta perisai nitrogen untuk mengekalkan kualiti tepi. Satu kajian 2024 menunjukkan bahawa penggunaan laser gentian 4kW pada keluli tahan karat setebal 5mm mencapai kehalusan tepi sebanyak 98.5%, jauh lebih baik daripada susunan 3kW (92%).

Kebutuhan Kuasa Tinggi untuk Profil Titanium dan Kuprum Berdinding Tebal

Suhu lebur yang tinggi bagi titanium iaitu sekitar 1,668 darjah Celsius, ditambah dengan sifat reflektif kuprum, bermakna kebanyakan bengkel memerlukan laser gentian yang dikadarkan antara 8 hingga 12 kilowatt atau menggunakan konfigurasi kimpalan laser arka hibrid apabila mengendalikan ketebalan dinding melebihi 6 milimeter. Beberapa model laser gentian terkini sebenarnya mampu memotong plat kuprum setebal 8mm pada tahap kuasa hanya 6kW tanpa merosakkan optik, tetapi ramai pengeluar masih lebih suka menggunakan laser CO2 konvensional untuk ketebalan 10mm atau lebih berdasarkan tolok ukur Feijiu Laser yang sering kita rujuk. Dan jangan lupa tentang bantuan gas nitrogen semasa operasi pemotongan—ia memberi perbezaan besar dalam mengurangkan lengkungan dan mencegah pengoksidaan yang tidak diingini pada logam sukar ini.

Laser Gentian vs CO2: Memilih Teknologi yang Tepat untuk Bahan Anda

Kelebihan Laser Gentian untuk Tiub Keluli Tahan Karat, Aluminium, dan Gangsa

Apabila melibatkan kerja dengan logam seperti keluli tahan karat, aluminium, dan tiub loyang sederhana yang biasa digunakan dalam komponen kereta dan pesawat, laser gentian jelas lebih unggul berbanding pilihan lain. Sistem ini mampu mencapai ketepatan sehingga 0.1 mm untuk bahan setebal 20 mm, yang merupakan pencapaian cukup mengagumkan. Malah, prestasinya tidak terbatas di situ sahaja. Laser gentian biasanya beroperasi kira-kira 30 peratus lebih cepat daripada sistem CO2 konvensional sambil menggunakan 20 hingga 30 peratus kurang gas nitrogen semasa operasi. Yang paling menonjol ialah panjang gelombang 1,064 nm mereka yang sebenarnya mengurangkan kerosakan haba pada komponen loyang yang sensitif seperti sambungan instrumen. Ini bermakna pengilang mendapat kestabilan dimensi yang lebih baik tanpa masalah lengkung yang sering dialami oleh teknologi lama.

Kesannya Laser CO2 terhadap Bahan Sangat Pantul Seperti Tembaga dan Loyang

Apabila bekerja dengan tiub tembaga atau loyang yang tebal lebih daripada 15mm, kebanyakan profesional masih memilih laser CO2 kerana panjang gelombang 10.6 mikrometer mereka. Panjang gelombang ini tidak dipantulkan sebanyak laser gentian, menjadikannya jauh lebih praktikal untuk jenis kerja ini. Kajian menunjukkan bahawa sistem laser CO2 boleh mengekalkan rongga dalam had plus atau minus 0.15 mm walaupun pada loyang setebal 25mm. Mereka memotong pada kelajuan kira-kira 2.5 meter per minit juga, dan hampir tiada risiko pantulan balik yang menyebabkan kerosakan semasa proses, sesuatu yang telah disahkan dalam pelbagai ujian pemprosesan haba. Disebabkan prestasi yang boleh dipercayai ini, laser CO2 biasanya digunakan dalam aplikasi kritikal seperti pembuatan komponen elektrik dan kejuruteraan marin di mana ketepatan adalah paling penting.

Kecekapan Tenaga, Penyelenggaraan, dan Kos Pengendalian: Perbandingan Gentian vs CO2

Laser gentian menggunakan sehingga 50% kurang tenaga berbanding model CO— (NMLaser 2024), dengan kos penyelenggaraan purata sebanyak $0.08/jam berbanding $0.18/jam untuk sistem CO—. Reka bentuk pepejal mereka menghapuskan cermin dan gas resonator, mengurangkan masa hentian dan keperluan barangan habis pakai.

Menghakis Mitos: Bolehkah Laser Gentian Memotong Selamat Tiub Kuprum Tulen?

Dahulu, tembaga pada asasnya tidak boleh digunakan untuk laser gentian kerana pantulan 98% pada panjang gelombang 1 mikron tersebut. Namun, keadaan telah berubah secara ketara akhir-akhir ini. Sistem laser terkini dilengkapi dengan pelbagai teknologi canggih seperti kawalan pembentukan denyut, salutan antipantulan khas, dan pancaran sudut yang lebih baik, yang membolehkan pengeluar memotong kepingan tembaga tulen setebal hingga 10mm pada kelajuan sekitar 1.8 meter per minit. Hasil potongan tersebut juga cukup tepat, dengan lebar di bawah 0.3mm. Menurut beberapa ujian yang dijalankan tahun lalu, peningkatan ini mengurangkan masalah pantulan balik hampir 90% berbanding teknologi sebelumnya. Kejayaan ini bermakna industri seperti HVAC, semikonduktor, dan penghantaran kuasa kini tidak lagi perlu bergantung sepenuhnya kepada teknologi laser CO2 konvensional untuk kerja-kerja tembaga mereka.

Soalan Lazim

Apakah bahan-bahan yang serasi dengan pemotongan tiub laser?

Bahan-bahan biasa yang serasi dengan pemotongan tiub laser termasuk keluli tahan karat, aluminium, kuningan, tembaga, dan titanium.

Bagaimanakah komposisi bahan mempengaruhi pemotongan laser?

Komposisi bahan mempengaruhi pemotongan laser dengan mengubah kekonduksian terma dan kebolehpantulan, yang memainkan peranan penting dalam kualiti potongan dan kecekapan pemprosesan.

Mengapakah laser gentian lebih dipilih untuk logam tertentu?

Laser gentian lebih dipilih untuk logam seperti keluli tahan karat dan aluminium kerana ketepatan, kelajuan, dan penggunaan tenaga yang lebih rendah berbanding susunan laser CO2 tradisional.

Apakah cabaran yang dihadapi oleh laser gentian dengan bahan yang sangat reflektif?

Bahan yang sangat reflektif seperti kuprum boleh memantulkan sebahagian besar tenaga laser kembali ke dalam sistem, yang berpotensi merosakkan peralatan. Sistem khas diperlukan untuk menangani cabaran ini.

Apakah kelebihan laser CO2 untuk kuprum dan loyang?

Laser CO2 berkesan untuk memotong kuprum dan loyang yang lebih tebal disebabkan oleh panjang gelombangnya, yang mengurangkan pantulan balik dan mengekalkan ketepatan.