Nowoczesne maszyny do cięcia rur laserem skutecznie przetwarzają sześć głównych metali: stal węglową, stal nierdzewną, aluminium, mosiądz, miedź i tytan. Materiały te stanowią ponad 85% przemysłowych zastosowań cięcia rur laserem, przy czym systemy z włóknem laserowym sprawdzają się szczególnie dobrze dzięki dopasowaniu długości fali i wysokiej precyzji.
Odporność stali nierdzewnej na korozję czyni ją idealną do zastosowań w elementach morskich, podczas gdy lekkie właściwości aluminium decydują o jej wykorzystaniu w przemyśle lotniczym. Przewodność cieplna miedzi wspiera produkcję systemów klimatyzacji i ogrzewania, co potwierdzają badania efektywności przemysłowej. Rury tytanowe, cenione ze względu na stosunek wytrzymałości do masy, dominują w produkcji implantów medycznych.
Laser światłowodowy wykorzystuje falę o długości 1064 nm, którą metale nieodbijające, takie jak stal węglowa, pochłaniają wydajnie. W przypadku metali odbijających, takich jak aluminium i miedź, impulsowe tryby pracy lasera oraz gaz pomocniczy azotowy minimalizują odbicie energii, zapewniając stabilną jakość cięcia.
Cięcie metali o wysokiej odbijalności wymaga precyzyjnych regulacji ogniska i zoptymalizowanego dopływu gazu pomocniczego, aby zapobiec odbiciu wiązki. Operatorzy muszą zrównoważyć zmniejszoną prędkość cięcia (zazwyczaj o 20–40% wolniejszą niż przy stali) z wyższymi ustawieniami mocy (3–6 kW), aby zachować integralność krawędzi i uniknąć utleniania, jak szczegółowo opisano w raporcie Metal Processing Report za 2024 rok.
W przypadku rur ze stali węglowej o grubości mniejszej niż 8 mm większość warsztatów stwierdza, że lasery światłowodowe o mocy od 2 do 3 kW radzą sobie całkiem dobrze przy cięciu z prędkością około 3 do 5 metrów na minutę. Stal nierdzewna to jednak inna historia. Ze względu na zawartość chromu wymaga ona o około 10–15 procent większej gęstości mocy. Dlatego dla grubości ścianek od 5 mm do 10 mm operatorzy zazwyczaj wybierają lasery o mocy od 3 do 4 kW, aby uzyskać wysokiej jakości cięcie bez nadmiaru stopionego materiału. I nie zapominajmy również o gazie pomocniczym azotowym. Jego stosowanie pod ciśnieniem od 12 do 18 bar skutecznie ogranicza utlenianie podczas cięcia, co znacząco wpływa na końcową jakość produktu w przypadku tych typów materiałów żelaznych.
Podczas pracy z stopami aluminium, takimi jak 6061-T6, najlepiej jest używać laserów o mocy w zakresie 3–4 kW, jednocześnie zmniejszając prędkość cięcia do wartości od 1,5 do 3 metrów na minutę. To pozwala utrzymać odpowiednią temperaturę, dzięki czemu cienkościenne rury nie ulegają odkształceniom spowodowanym nadmiernym nagrzaniem. W przypadku stopów miedzi sytuacja staje się trudniejsza, ponieważ mają one tendencję do odbijania światła laserowego. Większość operatorów osiąga sukces przy użyciu ustawień impulsowych lasera, gdzie współczynnik wypełnienia wynosi około 70–90 procent. Zgodnie z najnowszymi raportami branżowymi opublikowanymi w 2024 roku przez The Fabricator, obserwuje się również bardzo imponujące postępy. Wspomniano, że dynamiczna regulacja długości ogniskowej podczas operacji cięcia może skrócić czas przetwarzania o około jedną czwartą w przypadku blach miedzianych o grubości 3 mm. Dość znacząca poprawa, jeśli producenci będą mogli odpowiednio wdrożyć te techniki na swoich liniach produkcyjnych.
Próba produkcyjna z wykorzystaniem 4 kW maszyny do cięcia rur laserem na stali nierdzewnej 304 wykazała:
rury 6 mm :
rury 12 mm :
Wyniki wskazują, że moc lasera musi znacząco wzrastać wraz z grubością materiału — wymagana jest o 33% większa energia przy podwojeniu grubości materiału — a dokładniejsza kontrola ciśnienia gazu (20–25 bar) poprawia usuwanie stopionego metalu.
Współczesne urządzenia do cięcia rur laserem działają ze wszystkimi rodzajami profili, w tym z okrągłymi, kwadratowymi i prostokątnymi rurami, powszechnie stosowanymi w konstrukcjach nośnych, ramach samochodowych oraz systemach grzewczo-chłodniczych w budynkach. Choć rury okrągłe nadal stanowią około połowę ciętych na świecie materiałów, obserwuje się rosnącą tendencję do stosowania kanciastych kształtów w nowoczesnych projektach architektonicznych i infrastrukturze transportowej. Nowsze maszyny są wyposażone w funkcje takie jak samocentrujące szczęki i regulowane wałki, które pomagają utrzymać stabilność podczas pracy z trudnymi, niestandardowymi kształtami. W przypadku materiałów takich jak kątowniki czy profile typu C producenci stwierdzili, że zastosowanie układu czterech szczęk zamiast starszej metody dwupunktowej zmniejsza problemy z gięciem o około jedną trzecią podczas przetwarzania.
W przypadku pracy z mieszanymi partiami materiałów, takimi jak te 3-metrowe przewody aluminiowe obok dłuższych 9-metrowych rur konstrukcyjnych ze stali nierdzewnej, elastyczność staje się bardzo ważna. Najnowsze modułowe plotery laserowe są wyposażone w regulowane szczęki oraz inteligentne oprogramowanie do układania, które potrafi osiągnąć wykorzystanie materiału na poziomie około 89 procent, nawet przy różnorodnych rozmiarach. Te maszyny mają również kilka naprawdę ciekawych funkcji. Szybkozmienne głowice obrotowe wymienia się w mniej niż cztery minuty, podczas gdy ciśnienie docisku dostosowuje się automatycznie w zakresie od 20 do 200 psi, w zależności od tego, co jest przecinane. Dodatkowo pełny ruch głowicy tnącej o 360 stopni skraca czas przygotowania o około połowę. Zakłady korzystające z dwóch stacji ładowania mogą pracować niemal cały czas bez przerwy, co zazwyczaj przekłada się na około 40-procentowy lepszy zwrot z inwestycji dla tych firm, które regularnie obsługują ponad piętnaście różnych kształtów rur miesięcznie.
W przypadku systemu laserowego o mocy 6 kW cięcie stali węglowej może osiągnąć głębokość około 25 mm, natomiast stal nierdzewna może być cięta do grubości około 20 mm. Gdy chodzi o stopy aluminium i miedzi, ich maksymalna grubość wynosi zazwyczaj około 15 mm, ponieważ nie pochłaniają one energii laserowej tak efektywnie jak stal. Cięcie tych metali wymaga około 30 a nawet do 50 procent większej gęstości mocy w porównaniu do cięcia stali. Tytan stanowi zupełnie inne wyzwanie. Choć możliwe jest cięcie materiału o grubości do 12 mm, konieczne są specjalne środki ostrożności, ponieważ tytan szybko utlenia się w trakcie procesu cięcia. Oznacza to, że operatorzy muszą chronić materiał za pomocą gazów obojętnych przez cały czas trwania operacji, aby uzyskać wysoką jakość cięcia i uniknąć niepożądanych reakcji na powierzchni.
W przypadku cienkościennych elementów aluminiowych o grubości od 0,5 do 3 milimetrów osiągnięcie dokładności w zakresie ±0,1 mm jest absolutnie kluczowe dla zastosowań lotniczych. Taki poziom precyzji uzyskuje się zazwyczaj dzięki zastosowaniu technologii laserowej impulsowej, która pomaga kontrolować ilość ciepła i zapobiegać odkształceniom. Gdy spojrzymy na grubsze materiały ze stali węglowej o grubości od 6 do 25 mm, priorytety nieco się zmieniają. W tym przypadku szczególnie ważna staje się prostopadłość krawędzi, której odchylenie musi być mniejsze niż pół stopnia. I oczywiście nikt nie chce mieć żużlu na gotowym produkcie. Dodanie azotu pod wysokim ciśnieniem podczas procesu może poprawić jakość krawędzi o około 40 procent przy obróbce blach ze stali o grubości 12 mm. Warto również zwrócić uwagę na to, jak znacznie dłuższy czas przebicia wstępnego jest wymagany dla stali 20 mm w porównaniu do aluminium o grubości tylko 5 mm. Różnica wynosi aż trzy razy tyle, co związane jest z różnicami w masie termicznej obu materiałów.
Adaptacyjne algorytmy przycinania skracają czas przetłaczania stopów miedzi o 55%. Hybrydowe dysze wykorzystujące mieszaninę tlenu i azotu zapewniają o 25% gładniejsze krawędzie na aluminium 15 mm. Lasery dwuwymiarowe osiągają chropowatość powierzchni Ra na poziomie 0,8 µm na metalach odbijających światło — o 30% lepiej niż systemy jednomodowe. Te innowacje zmniejszyły liczbę etapów docelowych o 18% w przypadku tytanowych elementów medycznych.
Zgodnie z najnowszym badaniem branżowym z 2023 roku, lasery światłowodowe oszczędzają około 30 procent więcej energii w porównaniu z tradycyjnymi modelami CO2 podczas pracy z metalami przewodzącymi, takimi jak stal nierdzewna i aluminium. Działają one najlepiej na blachach metalowych o grubości do około 25 mm. Natomiast w przypadku materiałów nieprzewodzących większość specjalistów nadal korzysta z systemów CO2, ponieważ lepiej sprawdzają się w tych sytuacjach. Nowa generacja laserów światłowodowych jest wyposażona w tzw. adaptacyjną kontrolę długości fali. Ta funkcja pomaga zmniejszyć problemy związane z odbiciami podczas cięcia miedzi i mosiądzu, co może być dość trudne przy użyciu starszego sprzętu.
Zaawansowane systemy osiągają prędkości cięcia do 120 metrów na minutę z dokładnością ±0,1 mm, umożliwiając ciągłą produkcję wydechów samochodowych i kanałów wentylacyjnych. Automatyczne załadowanie połączone z oprogramowaniem do rozmieszczania opartym na sztucznej inteligencji zmniejsza odpady materiałowe o 18–22% w porównaniu z metodami ręcznymi.
| Branża | Wymagania krytyczne | Zalecane cechy laserów |
|---|---|---|
| Motoryzacja | Precyzyjna przygotowanie spoin (<0,2 mm tolerancja) | laser włóknowy 3 kW i więcej z systemami wizyjnymi |
| Konstrukcja | Przetwarzanie stali grubościennej (8–25 mm) | laser 6 kW z cięciem wspomaganym gazem |
| Ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja | Złożone kształty 3D w materiałach cienkościennych | głowica cięcia 5-osiowa z osią obrotową |
W przypadku produkcji konstrukcji stalowych należy priorytetowo wybierać maszyny o zdolności cięcia powyżej 25 mm i automatycznym usuwaniu żużla. Kontrahenci branży HVAC korzystają z kompaktowych systemów, które radzą sobie z rurami o średnicy 60–150 mm i szybką wymianą kołnierzy.
Maszyny do cięcia rur laserem mogą przetwarzać takie materiały jak stal węglowa, stal nierdzewna, aluminium, mosiądz, miedź oraz tytan.
Laserы włóknowe wykorzystują falę o długości 1064 nm, a odbijające metale, takie jak aluminium i miedź, są przetwarzane przy użyciu impulsowych trybów pracy lasera oraz gazów wspomagających, takich jak azot, aby zminimalizować odbicie energii.
W systemie włóknowego lasera o mocy 6 kW głębokość cięcia stali węglowej może osiągnąć około 25 mm.
Włóknowe przecinarki laserowe zużywają zwykle o około 30% mniej energii niż modele CO2 podczas pracy z metalami przewodzącymi, a także są wyposażone w adaptacyjną kontrolę długości fali, co umożliwia lepsze przetwarzanie odbijających materiałów, takich jak miedź i mosiądz.
Gorące wiadomości
RT Laser jest ogólnokrajowo uznawanym przedsiębiorstwem high-tech specjalizującym się w badaniach, rozwoju, produkcji i sprzedaży sprzętu laserowego. Nasze podstawowe produkty to maszyny do cięcia laserowego włóknowego, ręczne maszyny do spawania laserowego oraz maszyny do gięcia.
Nr 6-8, Park Przemysłowy Binhe, rejon Jiyang, miasto Jinan, prowincja Shandong, Chiny.
Prawa autorskie © 2025 przez RAYTU LASER Technology Co., Ltd. Polityka prywatności
EN
