Kako izbrati stroje za lasersko rezkanje cevi za različne materiale cevi?

Združnost materialov in njen vpliv na Učinkovitost laserskega rezanja cevi

Pogosti materiali cevi, združni z laserskim rezanjem cevi (nerjavno jeklo, aluminij, mesing, baker, titan)

Fiberski laserski rezalniki delujejo zelo dobro s petimi glavnimi vrstami kovin. Nerjaveča jekla se pogosto uporabljajo zaradi odpornosti proti koroziji v industrijskih aplikacijah. Aluminij je priljubljen za izdelavo lahkih delov, potrebnih pri letalih in vesoljskih plovilih. Mesing se včasih uporablja za dekorativne podrobnosti na stavbah. Baker je uporaben za električne kable in cevi, titanij pa se pogosto uporablja v medicinskih napravah, kjer je najpomembnejša trdnost. Ti sodobni laserski sistemi lahko obdelujejo jeklene pločevine debeline do 25 mm in netežke kovine debeline okoli 15 mm. Naprave ohranjajo natančnost ± 0,1 mm, kar je odločilno pri izdelavi delov, ki morajo prenašati obremenitve ali tvoriti tesne, nepropustne spoje.

Kako sestava materiala vpliva na kakovost reza in učinkovitost obdelave

Kemijska sestava materialov igra pomembno vlogo pri tem, kako med seboj delujejo z laserji med postopki rezkanja. Vzemimo na primer nerjavno jeklo – zaradi vsebnosti kroma pogosto potrebujemo dušikovo podporo med rezkanjem, da preprečimo nastanek nezaželenih oksidnih slojev. Aluminij predstavlja drugačne izzive zaradi svoje odlične toplotne prevodnosti okoli 237 W/mK, kar naredi pulzirano dostavo lasera nujno za učinkovito upravljanje s talilnim bazenom. Pri delu s bakrom ali mesingom operaterji običajno ugotovijo, da kisik dobro deluje pri tanjših pločevinah, medtem ko je stisnjen zrak bolj primeren za debelejše materiale. To so le nekateri izmed pomembnih dejavnikov, ki jih tehnični delavci na proizvodnem traku upoštevajo pri pripravi operacij laserskega rezkanja.

Višja vsebnost ogljika v jeklih poveča trdoto roba, vendar zmanjša hitrost rezkanja za 18—22 % v primerjavi z mehkim jeklom zaradi povečanih zahtev po absorpciji energije.

Izzivi toplotne prevodnosti in refleksije pri barvnih kovinah

Aluminij precej hitro izgubi toploto, kar pomeni, da potrebuje približno 15 do 20 odstotkov več moči na enoto površine v primerjavi s jeklom, samo da bi ohranil stalno širino reza. Pri delu z bakrom nastane popolnoma druga težava. Baker odbije nazaj okoli 85 do 90 odstotkov 1 mikrometer valovne dolžine iz vlaknastih laserjev. To povzroči resne težave z odbitimi žarki, ki dejansko lahko poškodujejo optične komponente. Za obravnavo tega tveganja morajo mnogi podjetji vlagati v različne vrste sistemov za dostavo žarka, ki so posebej zasnovani za zmanjšanje teh nevarnosti. In nato je tu še titan, ki se pri izpostavljenosti kisiku segreje zelo visoko. Zaradi te reakcije morajo proizvajalci med rezanjem uporabljati posebne mešanice inertnih plinov, da preprečijo nenadne požare.

Zakaj predstavljajo zelo svetlo odbijajoči materiali, kot sta baker in mesing, nevarnost za vlaknaste laserske sisteme

Kovine, kot sta baker in mesing, ki dobro odbijajo svetlobo, lahko odbijejo nazaj v optični sistem okoli 65 do 75 odstotkov laserske energije. To povzroča resne težave opremi, kot so resonatorji in kolimatorji. Stroški popravil teh škod običajno znašajo približno 740.000 dolarjev, kar kaže raziskava Ponemona iz lanskega leta. Mesing z vsebnostjo cinka pod 30 % zmanjša to odbojnost na sprejemljivo raven, ponavadi med 45 in 50 %. Čisti baker je bil vedno težaven, saj je za njegovo obdelavo bilo potrebno uporabljati stare CO2 lasere, vsaj dokler pred kratkim niso prišle nove rešitve. Svetlobni vlaknasti laserji z valovno dolžino 1070 nm in posebej naklonskimi žarki lahko sedaj prerežejo bakrene pločevine debeline 2 do 5 mm, pri čemer porabijo le 15 % energije, ki jo porabijo tradicionalni CO2 sistemi. To bistveno zmanjša obratovalne stroške.

Prilagoditev moči lasera vrsti cevi in zahtevani debelini

Izbira vatne moči lasera glede na vrsto kovine in debelino stene

Pravilna izbira moči lasera je odvisna predvsem od vrste materiala, s katerim delamo, ter debeline sten. Na primer, pri tankih ceveh iz nerjavnega jekla z debelino pod 5 mm večina ljudi ugotovi, da so za opravilo primerni 3 do 4 kW vlaknasti laserji. Ko pa imamo opravka z debelejšimi materiali, kot je 10 mm ogljikovo jeklo, se razmere spremenijo – po najnovejšem vodniku podjetja JQ Laser iz leta 2024 operaterji potrebujejo vsaj 6 kW, samo da ohranijo hitrost rezanja nad 2 metroma na minuto. Še bolj zahtevni so materiali z visoko toplotno prevodnostjo, kot sta baker in titan. Ti materiali porabijo veliko energije, zato proizvajalci običajno priporočajo uporabo sistemov z močjo med 8 in 12 kW, kadar debelina preseže 6 mm.

Optimalne nastavitve za cevi iz ogljikovega in nerjavnega jekla

Jeklo z nizkim vsebnikom ogljika predvidljivo reagira na lasersko energijo, kar omogoča učinkovito rezkanje pri 3–4 kW. V nasprotju s tem se avstenskemu jeklu izboljša kakovost roba z 10–15 % višjo močjo in dušikovo zaščito. Študija iz leta 2024 je pokazala, da uporaba 4-kW vlaknastega lasera na 5 mm debelih pločevinah iz nerjavnega jekla doseže 98,5 % gladkosti roba, kar bistveno prekašuje nastavitve z 3-kW laserji (92 %).

Visoke moči za debele profilne elemente iz titanovega in bakrenega materiala

Visoka temperatura taljenja titanija, okoli 1.668 stopinj Celzija, ter zrcalna narava bakra pomenita, da večina delavnic potrebuje vlaknaste laserje z močjo med 8 in 12 kilovati ali pa hibridne lasersko-lokne varilne sisteme, kadar gre za stene debeline nad 6 milimetrov. Nekateri najnovejši modeli vlaknastih laserjev uspejo prerežeti 8 mm debele bakrene plošče že pri 6 kW moči, ne da bi poškodovali optiko, vendar še vedno mnogi izdelovalci uporabljajo preizkušene stare CO2 laserje za vse, kar je 10 mm debelo ali več, kot kažejo primerjalne lestvice Feijiu Laserja, na katere se vse skupaj sklicujemo. In ne pozabite na dušikovo plinasto podporo med rezanjem – naredi ogromno razliko pri zmanjševanju upenjanja in preprečevanju nezaželenega oksidiranja teh zahtevnih kovin.

Vlaknasti nasproti CO2 laser: Izbira prave tehnologije za vaš material

Prednosti vlaknastih laserjev za cevi iz nerjavnega jekla, aluminija in mesinga

Ko gre za delo s kovinami, kot so nerjaveča jekla, aluminij in srednje veliki bakerasti cevi, ki so pogoste v avtomobilskih delih in letalskih komponentah, optični vlaknasti laserji preprosto nadmerno izboljšajo druge možnosti. Ti sistemi lahko dosegajo natančnost do 0,1 mm pri materialih debelini do 20 mm, kar je precej impresivno. In ne ustavijo se tu. Optični vlaknasti laserji so običajno približno 30 odstotkov hitrejši od tradicionalnih CO2 sistemov, hkrati pa porabijo med 20 do 30 odstotkov manj dušika med obratovanjem. Kar pa res izstopa, je njihova valovna dolžina 1.064 nm, ki dejansko zmanjša toplotne poškodbe na občutljivih bakrenih delih, kot so instrumenti in spojke. To pomeni, da proizvajalci dobijo boljšo dimenzijsko stabilnost brez ukrivljanja, s katerim trpijo starejše tehnologije.

Učinkovitost CO2 laserja na visoko reflektivnih materialih, kot sta baker in mesing

Pri delu s cevmi iz bakra ali mesinga, debelimi več kot 15 mm, večina strokovnjakov še vedno uporablja CO2 laserje zaradi njihove valovne dolžine 10,6 mikrometra. Te valovne dolžine se ne odbijajo tako močno kot pri vlaknastih laserjih, kar jih naredi veliko bolj primernimi za takšno delo. Študije so pokazale, da lahko sistemi CO2 laserjev ohranijo tolerance znotraj plus ali minus 0,15 mm celo na mesingu debelim do 25 mm. Režejo s hitrostjo približno 2,5 metra na minuto, poleg tega skoraj ni nevarnosti, da bi povratni odsev povzročil poškodbe med postopkom, kar je bilo potrjeno tudi v različnih testih toplotne obdelave. Zaradi te zanesljive zmogljivosti se CO2 laserji pogosto uporabljajo v kritičnih aplikacijah, kot so proizvodnja električnih komponent in pomorska tehnika, kjer je najpomembnejša natančnost.

Učinkovitost porabe energije, vzdrževanje in obratovalni stroški: primerjava vlaknastih in CO2 laserjev

Vlaknasti laserji porabijo do 50 % manj energije kot modeli CO— (NMLaser 2024), pri čemer se stroški vzdrževanja gibljejo okoli 0,08 $/uro v primerjavi s 0,18 $/uro za sisteme CO—. Njihova trdotelesna konstrukcija odpravi zrcala in resonatorne pline, kar zmanjša izpade in potrebo po porabnem materialu.

Razkrivanje mitske predstave: Ali vlaknasti laserji varno režejo cevi iz čistega bakra?

V preteklosti je bila baker osnovno izključena možnost za optične vlaknene laserje zaradi svoje 98 % odsevnosti pri valovnih dolžinah okoli 1 mikrona. V zadnjem času se je veliko spremenilo. Novejši laserski sistemi so opremljeni z različnimi naprednimi tehnologijami, kot so krmiljenje oblik impulzov, posebni protiodsevni premazi in izboljšani naklonski žarki, ki omogočajo proizvajalcem rezanje čistih bakrenih pločevin debelih do 10 mm s hitrostjo približno 1,8 metra na minuto. Rezi so tudi zelo natančni, saj so široki manj kot 0,3 mm. Po testih iz lanskega leta so ti izboljšani sistemi zmanjšali težave z nazaj odsevano energijo za kar 90 % v primerjavi s prejšnjimi rešitvami. Ta preboj pomeni, da industrije, kot so HVAC, polprevodniki in prenos električne energije, več ne rabijo uporabljati zgolj tradicionalne CO2 laserske tehnologije za obdelavo bakra.

Pogosta vprašanja

Kateri materiali so združni s postopkom laserskega rezanja cevi?

Pogosti materiali, združni s postopkom laserskega rezanja cevi, vključujejo nerjavno jeklo, aluminij, mesing, baker in titan.

Kako sestava materiala vpliva na lasersko rezkanje?

Sestava materiala vpliva na lasersko rezkanje tako, da vpliva na toplotno prevodnost in odsevnost, kar ima pomembno vlogo pri kakovosti reza in učinkovitosti obdelave.

Zakaj so vlaknasti laserji prednostni za določene kovine?

Vlaknasti laserji so prednostni za kovine, kot sta nerjaveči jeklo in aluminij, zaradi njihove natančnosti, hitrosti in nižje porabe energije v primerjavi s tradicionalnimi CO2 laserskimi sistemi.

S kakšnimi izzivi se soočajo vlaknasti laserji pri zelo odsevnih materialih?

Zelo odsevni materiali, kot je baker, lahko odbijajo velik del laserske energije nazaj v sistem, kar lahko poškoduje opremo. Za reševanje teh izzivov so potrebni specializirani sistemi.

Katerne prednosti imajo CO2 laserji za baker in mesing?

CO2 laserji so učinkoviti za rezkanje debelejšega bakra in mesinga zaradi svoje valovne dolžine, ki zmanjša nazaj odsevanje in ohranja natančnost.