Cięcie laserowe to precyzyjny i wydajny proces produkcyjny, w którym do przecinania materiałów wykorzystuje się niewidzialną wiązkę światła, oferujący wiele korzyści w porównaniu z tradycyjnymi metodami cięcia mechanicznego. Dzięki wysokiej dokładności, dużej prędkości cięcia i możliwości wycinania skomplikowanych kształtów, cięcie laserowe stopniowo wypiera tradycyjne techniki cięcia metalu.
-
Skład sprzętu do cięcia laserowego
Wycinarka laserowa składa się z kilku kluczowych elementów, w tym generatora lasera, układu dostarczania wiązki, układu sterowania numerycznego, głowicy tnącej z automatycznym ogniskowaniem, stołu roboczego i układu zasilania gazem pod wysokim ciśnieniem. Na proces cięcia laserowego wpływają różne parametry, niektóre z nich zależą od parametrów technicznych generatora laserowego i maszyny, inne zaś są zmienne.
-
Kluczowe parametry cięcia laserowego
Aby osiągnąć optymalne wyniki cięcia, konieczne jest zrozumienie następujących kluczowych parametrów:
1. Tryb wiązki
Tryb wiązki, znany również jako tryb Gaussa, jest idealnym trybem cięcia, zwykle spotykanym w generatorach laserowych małej mocy (<1 kW). Multi-mode, a mixture of high-order modes, has lower cutting ability and focusability compared to single-mode lasers.
| Tabela. 1 parametry procesu cięcia laserem jednomodowym typowych materiałów | |||||
| Materiał | Grubość (mm) | Gaz pomocniczy | Prędkość cięcia (cm/min) | Szerokość szczeliny (mm) | Moc lasera (w) |
| Stal niskowęglowa | 3 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| Patelnia ze stali nierdzewnej | 1 | O2 | 150 | 0.1 | 250 |
| Stopu tytanu | 10(40) | O2 | 280(50) | 1.50(3.5) | 250 |
| Organiczne przezroczyste szkło | 10 | N2 | 80 | 0.7 | 250 |
| Glinka | 1 | O2 | 300 | 0.1 | 250 |
| Dywan poliestrowy | 10 | N2 | 260 | 0.5 | 250 |
| Tkanina bawełniana (wielowarstwowa) | 15 | N2 | 90 | 0.5 | 250 |
| Karton | 0.5 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| Tektura falista | 8 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| Szkło kwarcowe | 1.9 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| Polipropylen | 5.5 | N2 | 70 | 0.5 | 250 |
| Polistyren | 3.2 | N2 | 420 | 0.4 | 250 |
| Twardy polichlorek winylu | 7 | N2 | 120 | 0.5 | 250 |
| Tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem | 3 | N2 | 60 | 0.3 | 250 |
| Drewno (sklejka) | 18 | N2 | 20 | 0.7 | 250 |
| Stal niskowęglowa | 1 | N2 | 450 | 中 | 500 |
| 3 | N2 | 150 | --- | 500 | |
| 6 | N2 | 50 | 0.15 | 500 | |
| 1.2 | O2 | 600 | 0.15 | 500 | |
| 2 | O2 | 400 | 0.20 | 500 | |
| 3 | O2 | 250 | --- | 500 | |
| Stal nierdzewna | 1 | O2 | 300 | --- | 500 |
| 3 | O2 | 120 | --- | 500 | |
| Sklejka | 18 | N2 | 350 | --- | 500 |
| Tabela. 2 parametry cięcia laserowego wielomodowego popularnych materiałów | ||||
| Materiały | Grubość blachy (mm) | Prędkość cięcia (cm/min) | Szerokość szczeliny (mm) | Moc lasera (kw) |
| Glin | 12 | 230 | 1 | 15 |
| Stal węglowa | 6 | 230 | 1 | 15 |
| Stal nierdzewna (0Cr18Ni9) | 4.6 | 130 | 2 | 20 |
| Kompozyt borowo-epoksydowy | 8 | 165 | 1 | 15 |
| Kompozyty włókno-epoksydowe | 12 | 460 | 0.6 | 20 |
| Sklejka | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| Pleksiglas | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| Szkło | 9.4 | 150 | 1 | 20 |
| Beton | 38 | 5 | 6 | 8 |
2. Moc lasera
Wymagana moc lasera zależy od ciętego materiału, grubości materiału i wymagań dotyczących prędkości cięcia. Moc lasera znacząco wpływa na grubość, prędkość i szerokość cięcia. Ogólnie rzecz biorąc, zwiększenie mocy lasera pozwala na cięcie grubszych materiałów, większą prędkość cięcia i szersze szerokości nacięcia.
3. Pozycja skupienia
Położenie ogniska ma znaczący wpływ na szerokość szczeliny. Zazwyczaj ogniskowanie jest ustawione na około 1/3 grubości materiału pod powierzchnią, co daje maksymalną głębokość cięcia i minimalną szerokość szczeliny.
4. Ogniskowa
Podczas cięcia grubych blach stalowych zaleca się dłuższą ogniskową, aby uzyskać wysokiej jakości pionową powierzchnię cięcia. Dłuższa ogniskowa skutkuje większą średnicą wiązki, zmniejszając gęstość mocy i prędkość cięcia. Aby utrzymać stałą prędkość cięcia, konieczne jest zwiększenie mocy lasera. Do cięcia cienkich blach preferowana jest krótsza ogniskowa, co skutkuje mniejszą średnicą wiązki, większą gęstością mocy i większą prędkością cięcia.
5. Gaz wspomagający
Tlen jest powszechnie stosowany jako gaz pomocniczy podczas cięcia stali niskowęglowej, ponieważ wykorzystuje reakcję spalania żelaza i tlenu w celu usprawnienia procesu cięcia, co skutkuje większą szybkością cięcia i wysoką jakością cięć. Ciśnienie gazu wspomagającego wpływa na proces cięcia, przy czym wyższe ciśnienia zwiększają energię kinetyczną i możliwości usuwania żużla.
6. Struktura dyszy
Struktura dyszy i wielkość kryzy również wpływają na jakość i wydajność cięcia laserowego. Różne wymagania dotyczące cięcia wymagają użycia różnych dysz. Typowe kształty dysz obejmują kształty okrągłe, stożkowe i prostokątne. Cięcie laserowe zazwyczaj wykorzystuje nadmuch współosiowy (przepływ gazu i światło ustawione w jednej linii), a kontrolowanie odległości pomiędzy wylotem dyszy a powierzchnią przedmiotu obrabianego ({{0}}.5-2.0 mm) zapewnia stabilne cięcie proces.
| Tabela. 3 przykłady parametrów procesu cięcia laserowego zwykłych materiałów metalowych |
||||
| Materiał | Grubość mm | Gaz pomocniczy | Prędkość cięcia cm/min | Moc lasera kW |
| Stal niskowęglowa | 1 | O2 | 900 | 1000 |
| 1.5 | 300 | 300 | ||
| 3 | 200 | 300 | ||
| 6 | 100 | 1000 | ||
| 16.2 | 114 | 4000 | ||
| 35 | 50 | 4000 | ||
| 30CrMnSi | 1 | 200 | 500 | |
| 3 | 120 | 500 | ||
| 6 | 50 | 500 | ||
| Stal nierdzewna | 0.5 | 450 | 250 | |
| 1 | 800 | 1000 | ||
| 1.6 | 456 | 1000 | ||
| 3.2 | 180 | 500 | ||
| 4.8 | 400 | 2000 | ||
| 6 | 80 | 1000 | ||
| 6.3 | 150 | 2000 | ||
| 12 | 40 | 2000 | ||
| Stopu tytanu | 3 | 1300 | 250 | |
| 8 | 300 | 250 | ||
| 10 | 280 | 250 | ||
| 40 | 50 | 250 | ||
