Bloga

W dzisiejszym przemyśle wytwórczym maszyny do cięcia laserem światłowodowym stały się niezbędnym narzędziem w obróbce metali. Wśród nich Maszyna do cięcia laserem światłowodowym o mocy 2 kW wyróżnia się równowagą między mocą, wydajnością i opłacalnością. Ale jak dokładnie działa i dlaczego tak wiele warsztatów z niego korzysta?

1. Zasada generacji lasera

Źródło światła: Jako ośrodek wzmocnienia stosuje się światłowód domieszkowany iterbem lub innymi pierwiastkami ziem rzadkich. Źródło pompujące półprzewodnikowe (takie jak laser diodowy) wzbudza jony ziem rzadkich we włóknie, powodując przejścia wysokoenergetyczne i emitując światło o określonej długości fali (zwykle bliskiej podczerwieni o długości fali 1070–1080 nm).

Wzmacniacz światłowodowy:

Promień lasera jest wielokrotnie odbijany i wzmacniany w elastycznym włóknie, tworząc ciągłą lub impulsową wiązkę laserową o dużej gęstości mocy i wysokiej jakości.

2. Transmisja i ogniskowanie lasera

Transmisja światłowodowa:

Energia lasera jest przesyłana przez elastyczne włókno do głowicy tnącej, co eliminuje konieczność stosowania skomplikowanych systemów zwierciadlanych (w przeciwieństwie do laserów CO₂), a co za tym idzie minimalizuje utratę energii (<5%) i przydatność do przesyłu na duże odległości.

System ustawiania ostrości:

Soczewki kolimacyjne i soczewki skupiające (zwykle soczewki asferyczne) umieszczone w głowicy tnącej skupiają wiązkę lasera w niezwykle małym punkcie (średnica około 0,01–0,1 mm), uzyskując gęstość mocy rzędu 10⁶–10⁸ W/cm².

3. Mechanizm cięcia materiału

Główne procesy fizyczne w cięciu metali:

Absorpcja i ogrzewanie:

Powierzchnie metalowe charakteryzują się wysokim współczynnikiem absorpcji fal laserów światłowodowych (szczególnie w przypadku materiałów o wysokim współczynniku odbicia, takich jak miedź i aluminium; powłoki antyrefleksyjne mogą dodatkowo zwiększyć wydajność).

Energia świetlna jest absorbowana przez elektrony i zamieniana na energię cieplną, co powoduje natychmiastowy wzrost lokalnej temperatury materiału do temperatury topnienia lub wrzenia (np. około 1500°C w przypadku stali).

Topienie i parowanie:

Cięcie przez topienie (odpowiednie dla stali węglowej i nierdzewnej): Energia laserowa topi materiał, a gazy pomocnicze (takie jak azot, tlen) zdmuchują stopiony metal.

Cięcie sublimacyjne (odpowiednie do cienkich arkuszy lub zastosowań wymagających wysokiej precyzji): Laser bezpośrednio odparowuje materiał, bez konieczności stosowania gazów pomocniczych (takich jak niezwykle cienkie metale lub niemetale).

Rola gazów pomocniczych:

Tlen (O₂): Reaguje egzotermicznie z roztopionym metalem (utlenianie), przyspieszając cięcie i poprawiając jakość powierzchni ciętych stali węglowej, ale może tworzyć się warstwa tlenku.

Azot (N₂): Obojętny materiał ochronny, zapobiegający utlenianiu, odpowiedni do materiałów wymagających czystego cięcia, takich jak stal nierdzewna i aluminium.

Tworzenie szwu ciętego:

Wiązka laserowa porusza się względem materiału (sterowana przez system CNC), tworząc ciągłą spoinę.

Dynamiczna regulacja położenia ogniskowej (np. automatyczna głowica tnąca z funkcją ustawiania ostrości) w celu dostosowania do różnych grubości materiałów.

4. System CNC i sterowanie ruchem

Sterowanie CNC:

Wstępnie ustawione ścieżki cięcia (np. pliki DXF) są konwertowane przez komputer na polecenia ruchu mechanicznego, które sterują serwosilnikami, kontrolującymi ruch głowicy tnącej lub stołu roboczego (osie X/Y/Z).

Dynamiczna precyzja:

Bardzo precyzyjne prowadnice i silniki liniowe zapewniają dokładność pozycjonowania (±0,05 mm) przy prędkościach cięcia do 50 m/min.

5. Zalety i ograniczenia mocy 2 kW

Zalety:

Możliwość cięcia grubszych materiałów (np. stal węglowa ≤20 mm, stal nierdzewna ≤12 mm, aluminium ≤10 mm).

Większa prędkość (30%–50% szybsza niż w przypadku maszyny laserowej o mocy 1 kW).

Niższe zużycie energii (sprawność konwersji elektrooptycznej na poziomie 30%–50%, znacznie wyższa niż w przypadku laserów CO₂, wynosząca 10%).

Ograniczenia:

W przypadku materiałów silnie odblaskowych (np. miedzi, złota) wymagane jest specjalne przetwarzanie (np. dostosowanie częstotliwości impulsów).

Materiały o wyjątkowo dużej grubości (np. stal węglowa o grubości >25 mm) mogą wymagać wielu cięć lub alternatywnych metod, takich jak cięcie plazmowe/płomieniowe.

6. Kluczowe komponenty i technologie

Laser światłowodowy: lasery światłowodowe jednomodowe lub wielomodowe o mocy 2 kW takich marek, jak IPG i SPI.

Głowica tnąca: marki takie jak Precitec i Raytools, w tym soczewki ochronne, dysze gazowe i pojemnościowe systemy regulacji wysokości.

Układ chłodzenia: Jednostki chłodzone cieczą utrzymują stabilną temperaturę lasera (±1°C).

System usuwania pyłu: Urządzenia wentylacyjne i filtrujące usuwają opary powstające podczas cięcia.

7. Typowe scenariusze zastosowań

Branże: obróbka blachy, produkcja części samochodowych, przemysł lotniczy i kosmiczny, produkcja obudów elektronicznych itp.

Materiały: Stal węglowa, stal nierdzewna, stop aluminium, mosiądz, stop tytanu itp.

Rodzaje obróbki: cięcie płaskie, wiercenie i cięcie o nieregularnych konturach.

Przetłumaczono za pomocą DeepL.com (wersja bezpłatna)

Streszczenie:

Wycinarka laserowa światłowodowa o mocy 2 kW wykorzystuje wysokoenergetyczne wiązki lasera światłowodowego, precyzyjne systemy optyczne oraz technologię CNC, aby zapewnić wydajne i precyzyjne cięcie materiałów metalowych. Jej główne zalety to wysoka gęstość mocy, niskie zużycie energii i niskie koszty konserwacji, co czyni ją szczególnie odpowiednią do obróbki blach metalowych o średniej grubości. W zastosowaniach praktycznych, moc, położenie ogniska i rodzaj gazu pomocniczego muszą być dostosowane do właściwości materiału, aby zoptymalizować jakość cięcia.

Jeśli masz więcej pomysłów, skontaktuj się z nami!

Tel.: +86 -18855551088

E-mail: Info@Accurl.com

WhatsApp/Telefon komórkowy: +86 -18855551088