Effektiviteten i laserskärning hänger verkligen på hur olika material absorberar och sprider ut energi. Ta till exempel metaller — rostfritt stål och aluminium beter sig ganska olikt eftersom deras termiska egenskaper helt enkelt inte är desamma. Rostfritt stål leder värme ganska dåligt, cirka 15 W/mK, vilket innebär att värmen tenderar att samlas upp på en plats. Aluminium berättar en annan historia däremot, med sin mycket högre värmeledningsförmåga på cirka 205 W/mK, så värmen sprids snabbt och gör det svårare att uppnå jämn smältning. Koppar är än en annan typ av utmaning. Vid en våglängd på 1 mikron reflekterar koppar tillbaka nästan hela ljuset — 95 % exakt att uttrycka det. Detta reflektionsproblem kräver ganska kraftiga justeringar av laserstrålen om vi vill uppnå stabila snitt. Tittar man på moderna fiberlasrar kan de absorbera nästan all energi från stål — upp till 99 % absorption — men har större svårigheter med koppar där absorptionen sjunker till bara 60–70 %. Därför behöver verkstäder som arbetar med koppar ofta använda särskilda tekniker och utrustning för att få allt att fungera ordentligt.
När det gäller att skära rostfritt och mjukt stål slår fiberlaser helt enkelt CO2-system på huvudet, särskilt när man arbetar med tunnväggiga rör där de kan skära upp till 30 % snabbare. Anledningen? Fiberlasrar arbetar med en mycket kortare våglängd, cirka 1,08 mikron, som absorberas bättre av metaller som stål, så att mindre energi går förlorad och cykeltiderna blir kortare överlag. CO2-lasrar har däremot längre våglängder vid 10,6 mikron som faktiskt fungerar bättre för vissa jobb. De reflekteras inte lika mycket vid skärning av ojärnmetaller som mässing, så tillverkare litar fortfarande på dem för specifika uppgifter där stabilitet är viktigast. Om man tittar på aktuella siffror från flyg- och rymdindustrin från 2023 så såg företag som använde fiberlasrar en kostnadsminskning på skärning av rostfritt stål med cirka 18,50 dollar per meter jämfört med traditionella CO2-system. Större delen av denna besparing kom från att man behövde mindre hjälpgas under drift samt bättre el-effektivitet överlag.
Tre variabler som kritiskt påverkar skärkvaliteten:
För kolstål är det avgörande att hålla gastrycket mellan 1,2–1,5 bar för att undvika slaggbildning och säkerställa konsekvent skärkvalitet.
Rostfritt stål och mjukt stål utgör över 65 % av de industriella applikationerna för lasrskärning av rör (IMTS 2023), och uppskattas för sin balans mellan styrka, svetsbarhet och respons på laserenergi. Dessa material kan bearbetas i tjocklekar från 0,5 mm till 25 mm med minimala värmepåverkade zoner, vilket gör dem idealiska för högprecisionstillverkning.
Rostfria stål som 304 och 316 från den austenitiska familjen används mycket eftersom de innehåller cirka 18 till 20 procent krom. Det är detta som ger dem så god skydd mot rost och kemisk skada. När det gäller att skära dessa material gör dagens fibrerlaserteknologi det möjligt att få mycket exakta skärningar. Vi talar om skärkilar ner till bara 0,1 millimeter, med dimensionell noggrannhet inom plus eller minus 0,05 mm även på rör som är 15 mm tjocka. Tillverkare av medicinsk utrustning och de som tillverkar rör för livsmedelsindustrin behöver verkligen denna typ av precision. Deras produkter kräver ytor som är helt släta utan några ojämna kanter eller spån, något som endast avancerade lasersystem kan leverera konsekvent under produktion.
För att uppnå oxideringsfria snitt rekommenderas kväve som hjälp gas vid 12–16 bar för rostfria stålrör på 3–8 mm. För tjockare sektioner (10–15 mm) säkerställer en 4 kW fiberlaser som arbetar vid 0,8–1,2 m/min skrovfria resultat medan termisk deformation minimeras. Dessa parametrar stöder hög upprepbarhet i automatiserade produktionssystem.
Den relativt låga kolhalten i mjuk stål (mindre än 0,3 %) innebär att den förångas snabbt när den upphettas till cirka 1 500 grader Celsius. Denna egenskap gör mjuk stål särskilt lämplig för fiberlaserkapningsapplikationer. Med ett standard 6 kW lasersystem kan operatörer skära igenom 20 mm tjocka rör av mjuk stål i imponerande hastigheter som når cirka 2,5 meter per minut. Skärningarna ger nästan vertikala kanter med minimal vinkelavvikelse (cirka plus eller minus en halv grad), vilket är mycket bra nyheter för svetsare som inte behöver lägga extra tid på efterbehandlingsarbete efter skärning. När det gäller den ekonomiska sidan erbjuder dessa lasersystem också betydande besparingar. Branschdata från FMA 2023 visar att driftskostnaderna sjunker med cirka 23 % när man byter från traditionella plasmaskärningsmetoder.
För kolstålslör som överstiger 25 mm i tjocklek hjälper pulserade laserlägen (1–2 kHz) till att styra värmepåförseln och förhindra krokningsfel. Att använda syrebaserade hjälpavgasblandningar förbättrar slaggavsändning och minskar restprodukter med 40 % i 30 mm sektioner. Detta säkerställer dimensionell precision för strukturella komponenter inom bygg- och tung industri.
En Tier 1-tillverkare inom bilindustrin implementerade 3D-rörlaserbågskärning för att producera 5 000 bränsleinsprutningsrör per dag med 99,7 % dimensionell precision. Samma system uppnådde 0,12 mm upprepbarhet på SS304 flygplanshydrauliska fästen och minskade efterbehandlingstiden med 62 % jämfört med konventionella maskinmetoder.
Aluminium reflekterar ljus mycket bra, faktiskt cirka 90 % vid de typiska laservåglängder vi arbetar med, och det förlorar värme ganska snabbt också. Dessa egenskaper gör det svårt att få lasern att absorbera energi jämnt under bearbetningen. Vad händer sedan? Jo, smältzonen blir oregelbunden och snittet blir ojämnt, särskilt när man arbetar med tunnväggiga rör, som är vanliga inom tillverkningsindustrin. Värmeledningsförmågan är en annan utmaning här, eftersom aluminium leder värme cirka fem gånger bättre än rostfritt stål. Därför måste operatörerna justera sina parametrar mycket noggrant om de vill få rena snitt utan den irriterande smältrest som ingen vill hantera efteråt.
Att använda kväve som hjälp gas minskar oxidation med upp till 70 % jämfört med syre. Genom att kombinera detta med pulserade laserlägen med hög frekvens (≥2 000 Hz) och optimala munstyckesavstånd (0,8–1,2 mm) förbättras kanterna jämnhet med 25 %. Dessa justeringar är avgörande för att uppnå rena, svetsklara ytor i högvärderade applikationer.
En tillverkare utförde några tester redan 2023 där de lyckades uppnå en precision på cirka plus/minus 0,05 millimeter när de tillverkade batteribänkar för elbilar med sin 6 kilowatt fiberlaseruppsättning. De märkte också något intressant när de skar dessa 6xxx-seriens aluminiumrör – genom att hålla koll på temperaturförändringarna under processen minskade de avfallet markant, från cirka 12 procent spill ner till lite över 3 procent. Enligt nyligen publicerade studier i tidskrifter som Journal of Materials Processing Technology har det verkligen skett en förskjutning mot användning av mer aluminium för att göra bilar lättare. Tillverkare av elbilar byter nu ut cirka fyrtio procent av de delar som tidigare var tillverkade av stål mot dessa särskilt skurna aluminiumdelar istället.
Fiberlasrar dominerar nu skärning av aluminiumrör och står för 68 % av de globala installationerna. Deras våglängd på 1,08 μm erbjuder bättre absorption än CO₂-lasrar, vilket möjliggör skärhastigheter på 1,2–1,8 m/min på 8 mm aluminium med resultat utan smälte. Denna prestanda driver adoptionen inom HVAC, transport och förnybar energi.
När man arbetar med koppar- och mässingsmaterial tenderar de att reflektera tillbaka cirka 95 % av laserenergin vid dessa infraröda våglängder enligt en del ny forskning från Laser Processing Institute 2023. Denna reflektion skapar verkliga problem för optiska komponenter och gör det ganska utmanande att upprätthålla stabila bearbetningsförhållanden. Mässing lägger till ytterligare en svårighetsnivå eftersom zinkkomponenten tenderar att förångas när den skärs, vilket leder till inkonsekventa snitt med ojämna kanter och ibland till och med små hål som bildas i materialet. För att komma runt dessa problem förlitar sig de flesta experter på pulserade laserinställningar kombinerade med kvävgasstöd. Pulsningarna hjälper till att bättre styra smältningen medan kvävgasen håller oxidationen i schack, vilket gör hela skärprocessen mycket mer förutsägbar och tillförlitlig för tillverkare som hanterar dessa svåra metaller.
Fiberlasrar klarar i dag att skära igenom rena kopparplåtar upp till 3 mm tjocka när de arbetar med en effekt på 1 kW eller högre, med en noggrannhet på cirka 0,1 mm tack vare bättre strålstyrningsteknologi. Men det finns en viktig nackdel: dessa skär tar cirka 30 till 40 procent längre tid jämfört med stålmaterial eftersom koppar leder värme så effektivt. Det som gör detta möjligt är laserns våglängd på 1,08 mikrometer som absorberas av koppar till cirka 22 %, vilket är nästan tre gånger bättre än traditionella CO2-lasrar. Denna förbättring har öppnat dörrar till tillverkning av delikata komponenter som elektriska kanalsystem med tunna väggar och specialgjorda värmeväxlingssystem där precision är avgörande.
Tre beprövade metoder förbättrar bearbetningen av koppar och mässing:
Dessa metoder minskar drossbildningen med 62 % och upprätthåller skärhastigheter upp till 20 m/min på 2 mm mässingrör.
Efterfrågan på precisionsskärning av mässing har ökat med nästan hälften enligt den senaste Global Industrial Cutting Survey 2023, men det finns fortfarande ganska stora tekniska hinder att överkomma. Att uppnå mycket tajta toleranser under 0,2 mm som krävs för saker som dekorativa lister, marina beslag och medicinsk utrustning sker inte lätt med vanliga skärsystem. Visst klarar 6 kW fiberlasrar 8 mm mässing med en noggrannhet på cirka 0,25 grader, men driftskostnaden för en sådan maskin ligger på cirka 180 dollar per timme. En sådan prislapp innebär att de flesta företag bara använder dem när det absolut är nödvändigt, vanligtvis reserverade för dyra luftfartsapplikationer eller specialiserad instrumentering där en sådan extrem precision faktiskt spelar roll.
Modern rörlaserklippningsteknik visar varierande prestanda mellan nyckelmaterial:
| Material | Maximal tjocklek (fiberlaser) | Klippkvalitet | Huvudsakliga överväganden |
|---|---|---|---|
| Rostfritt stål | 25 mm | Excellent | Kräver kväve som hjälpmedel |
| Milt stål | 30 mm | Hög precision | Optimalt med syre som hjälpmedel |
| Aluminium | 15 mm | Bra | Antireflexbeläggning rekommenderas |
| Koppar | 6 MM | Moderat | Högpresterande lasrar (>6 kW) föredras |
| Med en bredd av mer än 150 mm | 12 mm | Konsekvent | Pulsfrekvensjusteringar är avgörande |
Rostfritt och mjukt stål är fortfarande de mest lasersvänliga materialen och uppnår regelbundet toleranser under ±0,1 mm. Aluminium kräver 30 % högre skärhastighet än stål för att förhindra smälte, medan koppar reflektivitet begränsar framgången – endast 42 % av tillverkarna rapporterar tillförlitliga resultat med ren koppar, enligt fabrikationsundersökningar från 2023.
Luftfarts- och medicinsektorn använder alltmer fiberlaser för att skära titanrör upp till 10 mm tjocka. Effektiv bearbetning kräver:
Nickelbaserade superlegeringar som Inconel upplever en årlig tillväxt på 19 % i användningen av laserskärning, särskilt för högtemperaturavgasdelar som kräver hållbarhet upp till 1 200 °C.
Fyra faktorer som avgör optimala laserinställningar:
Operatörer bör utföra provsnitt när de arbetar med nya legeringar, eftersom en variation på endast 0,5 % i sammansättning kan ändra skärhastigheter med 12–15 %.
Laserbaserad skärning beror på hur material absorberar och sprider energi. Metaller som rostfritt stål och aluminium har distinkta termiska egenskaper som påverkar deras reaktion på laserskärning.
Fiberlasrar erbjuder överlägsen hastighet och effektivitet jämfört med CO2-lasrar, särskilt för tunnväggiga rör, på grund av deras kortare våglängd och bättre energiabsorption.
Fiberlasrar kan skära koppar och mässing med vissa justeringar såsom pulserade laserinställningar, men de kräver mer effekt och tid jämfört med mjukare metaller.
Hjälpande gaser som kväve och syre används för att förbättra skärkvaliteten, förhindra oxidation och öka effektiviteten beroende på materialet.
Ja, fiberlasrar används allt mer för skärning av aluminium på grund av sin effektivitet, även om justeringar behövs på grund av aluminiums reflektionsförmåga och värmeledningsförmåga.
Senaste Nytt
RT Laser är ett nationellt erkänt högteknologiskt företag som specialiserat sig på forskning, utveckling, produktion och försäljning av laserutrustning. Våra huvudprodukter är fiberlaserskärmaskiner, handhållna lasersvetsmaskiner och böjmaskiner.
Nr.6-8, Binhe industriområde, Jiyang distrikt, Jinan stad, Shandong provins, Kina.
Upphovsrätt © 2025 av RAYTU LASER Technology Co., Ltd. Integritetspolicy
EN
