De effectiviteit van lasersnijden hangt sterk af van hoe verschillende materialen energie opnemen en verspreiden. Neem bijvoorbeeld metalen: roestvrij staal en aluminium gedragen zich hier heel anders, simpelweg omdat hun thermische eigenschappen verschillen. Roestvrij staal geleidt warmte niet erg goed, ongeveer 15 W/mK, wat betekent dat de warmte zich vaak op één plek ophoopt. Aluminium vertelt een ander verhaal, met een veel hogere geleidbaarheid van ongeveer 205 W/mK, waardoor de warmte snel verspreidt en zo het smelten minder consistent maakt. Koper is weer een ander verhaal. Bij een golflengte van 1 micron reflecteert koper bijna al het licht terug, namelijk 95%. Dit reflectieprobleem vereist serieuze aanpassingen aan de laserstraal als we stabiele sneden willen verkrijgen. Als we kijken naar moderne vezellasers, dan kunnen zij vrijwel al de energie van staal opnemen, bijna 99% absorptie, maar met koper hebben ze veel meer moeite, waarbij de absorptie slechts 60-70% bedraagt. Daarom hebben bedrijven die met koper werken vaak speciale technieken en apparatuur nodig om goede resultaten te behalen.
Wat het snijden van roestvrij staal en zacht staal betreft, verslaan vezellasers de CO2-systemen bij voorbaat, vooral bij het werken met dunwandige buizen waar ze tot 30% sneller kunnen snijden. De reden? Vezellasers werken met een veel kortere golflengte van ongeveer 1,08 micron, die beter wordt geabsorbeerd door metalen zoals staal, waardoor er minder energie verloren gaat en de cyclus korter is. Aan de andere kant hebben CO2-lasers langere golflengten van 10,6 micron die eigenlijk beter werken voor bepaalde taken. Ze reflecteren minder wanneer ze niet-ferro metalen zoals messing snijden, dus fabrikanten verlaten zich nog steeds op deze systemen voor specifieke taken waar stabiliteit het belangrijkst is. Als we kijken naar recente cijfers uit de lucht- en ruimtevaartsector in 2023, dan zien we dat bedrijven die vezellasers gebruikten hun kosten voor het snijden van roestvrij staal met ongeveer $18,50 per meter zagen dalen in vergelijking met traditionele CO2-opstellingen. Het grootste deel van deze besparing kwam doordat er tijdens de werking minder hulpgas nodig was, plus een betere elektrische efficiëntie over de gehele lijn.
Drie variabelen beïnvloeden kritisch de snijkwaliteit:
Voor koolstofstaal is het essentieel om de gasdruk tussen 1,2–1,5 bar te houden om slakvorming te voorkomen en een consistente snijkwaliteit te garanderen.
Roestvrijstaal en zachtstaal vertegenwoordigen meer dan 65% van de industriële toepassingen voor het lasersnijden van buizen (IMTS 2023), gewaardeerd omwille van hun balans tussen sterkte, lasbaarheid en reactie op laserenergie. Deze materialen kunnen verwerkt worden in diktes van 0,5 mm tot 25 mm met minimale warmtebeïnvloede zones, waardoor ze ideaal zijn voor hoogwaardige precisieproductie.
Roestvrij staal zoals 304 en 316 uit de austenitische familie wordt veel gebruikt omdat ze ongeveer 18 tot 20 procent chroom bevatten. Dat is wat hen zo goed beschermt tegen roest en chemische schade. Wat betreft het snijden van deze materialen, maakt de huidige vezellaser-technologie het mogelijk om zeer nauwkeurige sneden te verkrijgen. We spreken hier over spleetbreedtes tot slechts 0,1 millimeter, met een dimensionele nauwkeurigheid binnen plus of min 0,05 mm, zelfs op pijpen die 15 mm dik zijn. Fabrikanten van medische apparatuur en producenten van buizen voor de voedingsindustrie hebben absoluut dit niveau van precisie nodig. Hun producten vereisen oppervlakken die volledig glad zijn, zonder scherpe randen of bramen, iets wat alleen geavanceerde lasersystemen consistent kunnen leveren tijdens productieruns.
Voor sneden zonder oxidatie wordt een stikstof-assistentgas bij 12–16 bar aanbevolen voor roestvrijstaalbuizen van 3–8 mm. Voor dikker profiel (10–15 mm) zorgt een 4 kW vezellaser die werkt met een snelheid van 0,8–1,2 m/min voor resulaten zonder smeltresten, terwijl thermische vervorming wordt geminimaliseerd. Deze parameters ondersteunen hoge herhaalbaarheid in geautomatiseerde productieomgevingen.
Het relatief lage koolstofgehalte in zacht staal (minder dan 0,3%) betekent dat het snel verdampt wanneer verhit tot ongeveer 1.500 graden Celsius. Deze eigenschap maakt zacht staal bijzonder geschikt voor vezellaser snijtoepassingen. Met een standaard 6 kW lasersysteem kunnen operators 20 mm dikke zachte stalen buizen snijden bij indrukwekkende snelheden tot ongeveer 2,5 meter per minuut. De sneden produceren bijna verticale randen met minimale hoekafwijking (ongeveer plus of min half graad), wat uitstekend nieuws is voor lastechnici die geen extra tijd hoeven te besteden aan nabewerking na het snijden. Als we kijken naar de kosten, bieden deze lasersystemen ook significante besparingen. Gegevens uit de industrie van FMA 2023 tonen aan dat de bedrijfskosten ongeveer 23% dalen wanneer wordt overgeschakeld vanaf traditionele plasmasnijmethoden.
Voor koolstofstaalpijpen met een dikte van meer dan 25 mm helpen gepulseerde lasermodi (1–2 kHz) bij het beheersen van de warmtetoevoer en het voorkomen van vervorming. Het gebruik van zuurstofhoudende hulpasemengsels verbetert de slakafvoer, waardoor de resten in 30 mm secties met 40% worden verminderd. Dit zorgt voor dimensionale nauwkeurigheid van structurele componenten in de bouw en zware machinerie.
Een Tier 1-automobileleverancier implementeerde 3D-buisknippen met lasers om dagelijks 5.000 brandstofinlaatbuizen te produceren met een dimensionale nauwkeurigheid van 99,7%. Hetzelfde systeem behaalde een herhaalbaarheid van 0,12 mm op SS304 vliegtuig hydraulische beugels, waardoor de nabewerkings tijd met 62% werd gereduceerd in vergelijking met conventionele bewerkingsmethoden.
Aluminium reflecteert licht eigenlijk vrij goed, ongeveer 90% bij die typische laser golflengten waarmee we werken, en het verliest warmte behoorlijk snel ook. Deze eigenschappen maken het lastig om de laser consistent energie te laten opnemen tijdens de bewerking. Wat gebeurt er vervolgens? Nou, het smeltbad verspreidt zich overal en de snijvlakken raken oneven, met name bij die dunwandige buizen die in de industrie zo vaak voorkomen. Warmtegeleiding is hier een ander uitdaging, aangezien aluminium warmte ongeveer vijf keer beter geleidt dan roestvrij staal. Daardoor moeten operators hun parameters zeer zorgvuldig afstellen als ze schoon snijden willen, zonder die vervelende slakvorming die niemand achteraf wil dealen.
Het gebruik van stikstof als hulp gas vermindert oxidatie met tot 70% vergeleken met zuurstof. Het combineren hiervan met pulsmodi van hoge frequentie (≥2.000 Hz) en geoptimaliseerde afstanden tussen de nozzle en het werkstuk (0,8–1,2 mm) verbetert de gladheid van de randen met 25%. Deze aanpassingen zijn cruciaal voor het behalen van schone, lasgerechte oppervlakken in hoogwaardige toepassingen.
Een fabrikant voerde in 2023 enkele tests uit, waarbij zij ongeveer een precisie van plus of min 0,05 millimeter bereikten bij het vervaardigen van batterijbehuizingen voor elektrische voertuigen met hun 6 kilowatt vezellaseropstelling. Zij merkten ook iets interessants op bij het snijden van die 6xxx-serie aluminiumbuizen - door de temperatuurveranderingen tijdens het proces in de gaten te houden, slaagden zij erin het afval sterk te verminderen, namelijk van ongeveer 12 procent afval naar iets meer dan 3 procent. Volgens recente studies, gepubliceerd in tijdschriften zoals het Journal of Materials Processing Technology, is er zeker een trend te zien naar het meer gebruiken van aluminium om auto's lichter te maken. Fabrikanten van elektrische auto's vervangen momenteel ongeveer veertig procent van de onderdelen die vroeger van staal gemaakt waren, door deze speciaal gesneden aluminiumonderdelen.
Fiberlasers domineren momenteel het snijden van aluminiumbuizen en maken wereldwijd 68% van de installaties uit. Hun golflengte van 1,08 μm biedt betere absorptie dan CO₂-lasers, waardoor snijnelheden van 1,2–1,8 m/minuut op 8 mm aluminium worden bereikt, met drossvrije resultaten. Deze prestaties bevorderen de adoptie in de luchtbehandeling, transport en hernieuwbare energie-sectoren.
Bij het werken met koper- en messingmaterialen kaatsen deze ongeveer 95% van de laserenergie terug bij die infrarode golflengten, volgens recent onderzoek van het Laser Processing Institute uit 2023. Deze reflectie veroorzaakt echte problemen voor optische onderdelen en maakt het behouden van stabiele verwerkingsomstandigheden vrij uitdagend. Messing voegt nog een extra moeilijkheid toe, omdat het zinkgehalte bij het snijden neigt te verdampen, wat leidt tot inconsistente sneden met oneffen randen en soms zelfs kleine gaatjes in het materiaal. Om deze problemen te omzeilen, verlaten de meeste professionals zich op gepulste laserafregelingen in combinatie met stikstofgas. De pulsen helpen bij beter controle over het smelten, terwijl stikstof oxidatie voorkomt, waardoor het gehele snijproces voorspelbaarder en betrouwbaarder wordt voor fabrikanten die te maken hebben met deze lastige metalen.
Fiberlasers kunnen tegenwoordig zuivere koperplaten van tot 3 mm dik doorsnijden bij een vermogen van 1 kW of hoger, met een nauwkeurigheid van ongeveer 0,1 mm dankzij betere bundelcontroletechnologie. Maar er is een addertje onder het gras: deze sneden kosten ongeveer 30 tot 40 procent meer tijd in vergelijking met het werken met staalmaterialen, omdat koper warmte zo efficiënt geleidt. Wat dit mogelijk maakt, is de 1,08 micrometer golflengte van de laser, die door koper wordt geabsorbeerd met ongeveer 22 procent, wat bijna drie keer beter is dan traditionele CO2-lasers. Deze verbetering heeft de deur geopend voor de productie van delicate componenten zoals elektrische leidingen met dunne wanden en gespecialiseerde warmtewisselsystemen, waar precisie het belangrijkst is.
Drie bewezen aanpakken om de verwerking van koper en messing te verbeteren:
Deze methoden verminderen de vorming van slak met 62% en behouden snijsnelheden tot 20 m/min op 2 mm messing buizen.
De vraag naar precisie onderdelen van messing is bijna gehalveerd volgens het laatste Industrial Cutting Survey 2023, maar er zijn nog steeds behoorlijke technische obstakels te overwinnen. Het behalen van zeer strakke toleranties onder de 0,2 mm die nodig zijn voor onder andere decoratieve afwerking, scheepvaarthardware en medische apparatuur lukt gewoon niet goed met standaard snijsystemen. Zeker, 6 kW vezellasers kunnen 8 mm messing verwerken met een nauwkeurigheid van ongeveer 0,25 graad, maar het gebruik van zo'n machine kost ongeveer 180 dollar per uur. Zo'n prijskaartje betekent dat de meeste bedrijven ze alleen inzetten wanneer het echt nodig is, meestal gereserveerd voor dure lucht- en ruimtevaart toepassingen of gespecialiseerde instrumenten waar zulke extreme precisie daadwerkelijk belangrijk is.
Moderne buizenlasersnijmachines leveren verschillende prestaties voor belangrijke materialen:
| Materiaal | Maximale Dikte (Fiberlaser) | Maairesultaat | Belangrijke Overwegingen |
|---|---|---|---|
| Roestvrij staal | 25 mm | Uitstekend | Vraagt stikstgas als hulpstof |
| Zacht staal | 30 mm | Hoge Precisie | Optimaal met zuurstof als hulpstof |
| Aluminium | 15 mm | Goed | Antireflexcoatings aanbevolen |
| Koper | 6 MM | Matig | Lasers met hoge vermogens (>6 kW) zijn verkozen |
| Messing | 12 mm | Consistent | Pulsfrequentie-aanpassingen zijn essentieel |
Roestvrij en zacht staal zijn nog steeds het meest geschikt voor lasersnijden, met toleranties onder ±0,1 mm. Aluminium vereist 30% hogere snijsnelheden dan staal om slakvorming te voorkomen, terwijl de reflectiviteit van koper het resultaat beperkt—alleen 42% van de fabrikanten melden betrouwbare resultaten met puur koper, volgens onderzoeken uit 2023 in de metaalindustrie.
De lucht- en ruimtevaart- en medische sectoren gebruiken steeds vaker vezellasers om titaniumbuizen tot 10 mm dik te snijden. Voor effectieve verwerking is het volgende vereist:
Nikkelgebaseerde superlegeringen zoals Inconel zien een jaarlijkse groei van 19% in de adoptie van lasersnijden, met name voor hoge-temperatuur uitlaatcomponenten die een duurzaamheid tot 1.200°C vereisen.
Vier factoren bepalen de optimale lasinstellingen:
Operators moeten proefsneden uitvoeren bij het werken met nieuwe legeringen, omdat zelfs een variatie van 0,5% in samenstelling de snelsnede snelheden met 12-15% kan veranderen.
Lasersnijden hangt af van hoe materialen energie absorberen en verspreiden. Metalen zoals roestvrij staal en aluminium hebben verschillende thermische eigenschappen die hun reactie op lasersnijden beïnvloeden.
Vezellasers bieden een betere snelheid en efficiëntie in vergelijking met CO2-lasers, vooral voor dunwandige buizen, vanwege hun kortere golflengte en betere energieabsorptie.
Vezellasers kunnen koper en messing snijden met bepaalde aanpassingen zoals gepulseerde laserinstellingen, maar ze vereisen meer vermogen en tijd in vergelijking met zachtere metalen.
Hulp gassen zoals stikstof en zuurstof worden gebruikt om de snijkwaliteit te verbeteren, oxidatie te voorkomen en de efficiëntie te verhogen, afhankelijk van het materiaal.
Ja, vezellasers worden steeds vaker gebruikt voor het snijden van aluminium vanwege hun efficiëntie, hoewel aanpassingen nodig zijn vanwege de reflectiviteit en thermische geleidbaarheid van aluminium.
Hot News
RT Laser is een nationaal erkende hightechonderneming die gespecialiseerd is in onderzoek, ontwikkeling, productie en verkoop van laserapparatuur. Onze kernproducten omvatten fiberlasersnijmachines, draagbare laserlasmachines en buigmachines.
Nr. 6-8, Binhe industrieel park, Jiyang district, Jinan stad, Shandong provincie, China.
Copyright © 2025 by RAYTU LASER Technology Co.,Ltd. Privacybeleid
EN
