Pregled laserskih strojev za rezanje kovin in njihova izbira

Oprema za lasersko rezanje kovin se uporablja v najrazličnejših panogah: v strojništvu, metalurgiji in proizvodnji pohištva. Takšna priljubljenost je razložena z dejstvom, da vam omogoča ustvarjanje delov zapletene oblike s povečano stopnjo natančnosti. O takšni opremi bomo razpravljali v našem članku.

Laserski rezalniki za kovino opravljajo tri glavne funkcije:

• graviranje: risanje slike, besedila in celo fotografije na kovinsko površino;
• lasersko rezanje;
• ukrivljeno rezanje.

V vseh primerih se oblikuje predloga, po kateri numerični krmilni modul nastavi parametre reza. Rezultat je popolnoma natančen izdelek.

Zasnova katerega koli laserskega rezalnika vključuje več blokov:

• oddajnik - odgovoren za generiranje toka fotonov ali ozko usmerjenega laserskega impulza;
• enota za prenos plina - zasnovana za izpihovanje vroče kovine iz delovnega območja in hlajenje oddajnika;
• pogon - uporablja se za premikanje oddajnika vzdolž obdelane površine;
• delovna rezalna miza - na njej je postavljen obdelovanec, mizo pa je mogoče zamenjati;
• CNC/ACS modul.

Načelo delovanja takšnih strojev temelji na ustvarjanju ozkega žarka z lasersko cevjo, ki izvaja obdelavo kovin. Zaradi stika žarka s površino materiala, ki se obdeluje, pride do visokotemperaturnega učinka, ki omogoča graviranje ali rezanje kovine. Hkrati tok plinske mešanice izpiha plast staljenega materiala, kar zagotavlja visokokakovosten rez. Takšni stroji se lahko uporabljajo za delo z vsemi vrstami jeklene pločevine, pa tudi z neželeznimi kovinami in njihovimi zlitinami.

Bistvo delovanja katerega koli laserskega rezalnika je fokusiranje ozkega žarka, zaradi česar se energija koncentrira na površini materiala, ki se obdeluje. Premer takšnega žarka ne presega desetin milimetra, kar zagotavlja minimalno debelino reza. Potek taljenja in kasnejša transformacija kovinske strukture se pojavita kot posledica prilagajanja moči laserskega žarka na določene parametre. Glede na mehanizem dela obstajajo štiri glavne vrste takih strojev.

Lasersko rezanje kovine se lahko izvaja v okolju kisika ali dušika, izbira je odvisna od lastnosti kovine, ki jo obdelujemo.Torej se zaradi izpostavljenosti kisiku sprožijo eksotermne reakcije, katerih toplotna energija omogoča rezanje precej debelih listov nizkolegiranega in ogljikovega jekla.

Ni priporočljivo rezati s kisikom pocinkanih ali galvaniziranih površin. V tem primeru je rez neenakomeren, poveča pa se tudi nevarnost nastanka lusk. Pri rezanju nerjavečega ali visoko legiranega jekla je nezaželeno dovoliti oksidacijo reza. Zato so pri delu s takšnimi kovinami povpraševanje po inertnih plinih, najpogosteje dušiku.

Za rezanje aluminija se lahko uporablja kateri koli plinski medij. Toda za delo s titanovimi zlitinami ni mogoče uporabiti ne enega ne drugega, saj oba plina začneta absorbirati kovinska površina in tvorita krhko plast. Pri tem materialu je treba dati prednost laserskim napravam, ki delujejo v heliju ali visoko prečiščenem argonu.

Na splošno vsi plinski laserski rezalniki dajejo največji val sevanja, zato so v povpraševanju pri obdelavi pločevine največje debeline.

Visoko učinkovitost in produktivnost opreme zagotavljajo laserske naprave z optičnimi vlakni, pogosto se izvajajo v obliki mini strojev. Imajo naslednje prednosti.

• Visoka kakovost žarka. Linija rezanja je tanjša in velikost mesta je manjša, kar izboljša splošno delovno učinkovitost.
• Visoka hitrost rezanja. V primerjavi s plinom dvakrat več.
• Vzdržljivost. Uporaba profesionalnega laserja z optičnimi vlakni zagotavlja stabilno delovanje do 100.000 ur delovanja opreme.
• Povečana učinkovitost. Učinkovitost fotoelektrične pretvorbe pri rezanju z optičnimi vlakni ustreza 30%, kar je 2-3 krat več kot pri laserskem rezanju v plinastem mediju.
• Nizki stroški uporabe. Poraba energije optičnih instalacij ne presega 30% laserskega rezanja v plinskem okolju.
• Minimalni stroški vzdrževanja. Odsotnost potrebe po odsevnih lečah vam omogoča, da prihranite veliko denarja pri vzdrževanju stroja.
• Delovanje takšne opreme ni posebej težavno. Zaradi prenosa po optičnih vlaknih ni treba prilagajati parametrov optične poti.

Glavni delovni element diodnega laserskega rezalnika je oddajnik v obliki polprevodniškega kristala, oblikovanega kot optični resonator. Takšen laser poleg diode vključuje specializirano napravo za izmenični tok. To vam omogoča spreminjanje parametrov izhodnega sevanja.

Vendar pa diodni laser glede parametrov koherentnosti bistveno izgubi v primerjavi s plinskimi in optičnimi. Fokusiranje daje veliko razhajanje, zato je nemogoče maksimalno koncentrirati energijo. Edina prednost takšne opreme je relativna poceni vseh drugih modelov.

Načelo delovanja polprevodniškega laserja je podobno plinskemu.Ima pa tudi svoje značilnosti. Za razliko od plinastega medija se tukaj uporablja aktivni medij trdnih oblik. Praviloma so to kristali in različna stekla, ki se aktivirajo ob stiku z redkozemeljskimi elementi. Za takšne laserje je značilna povečana učinkovitost, številni modeli pa imajo dokaj kompaktne velikosti. Ti rezalniki proizvajajo žarke, katerih valovna dolžina vam omogoča uspešno delo s kovinami različnih vrst in debelin.

Danes so na trgu laserski rezalniki za kovino različnih proizvajalcev. Med tujimi podjetji na domačem trgu so zelo priljubljeni izdelki tovarn, ki se nahajajo v evropskih državah, ZDA, pa tudi na Japonskem in Tajvanu:

• Trumpf (Nemčija);
• Schuler (Nemčija);
• Trotec (Avstrija);
• Farley Laserlab (Avstralija);
• GCC (Tajvan).

Poleg tega kitajski izdelki zavzemajo velik tržni delež. Mnenje o njem je dvoumno, mnogi dvomijo v njegovo kakovost. Vendar pa nekatere blagovne znamke, katerih proizvodne zmogljivosti se nahajajo na Kitajskem, delujejo po švicarski tehnologiji in pod strogim nadzorom kupca. Proizvajajo laserske stroje z izjemno visokimi tehničnimi in obratovalnimi lastnostmi. Ta podjetja vključujejo:

• zajec;
• Wattasan;
• Bodor.

V Rusiji laserske rezalnike proizvajajo industrijska podjetja Semiconductor Devices, LOMO, Plasma in Inversion. Vsak od njih ponuja določene vrste laserskih sistemov. V naši državi ni podjetij, ki bi se ukvarjala s proizvodnjo vseh vrst laserskih strojev hkrati.

Pri izbiri laserskega rezalnika za kovine morate biti pozorni na naslednje značilnosti.

• Razpon materialov. Najprej je treba upoštevati posebnosti podjetja. Pomembno je razjasniti, iz česa so izdelani deli, ki jih je treba rezati, in kakšna je njihova debelina. Te dejavnike je treba primerjati s tehničnimi podatki stroja, velikostjo delovnega polja in delovnimi parametri opreme.
• Moč. Povprečna moč vseh laserskih strojev se danes giblje od 500 do 6000 vatov. Če nameravate rezati kovinske pločevine, debelejše od 6 mm, bo zadostoval laserski rezalnik moči 500-700 W. Za delo z debelejšim materialom morate izbrati stroje z največjo močjo.
• Orodje. Pri strojih z optičnimi vlakni morate biti pozorni na potrošni material: servo motorje, vodila, rezalne glave, himere in drugo. Kakovost in funkcionalnost teh komponent vplivata na natančnost in hitrost laserskega rezanja. Nekateri brezobzirni proizvajalci dopolnjujejo opremo ne z originalnimi komponentami, temveč z njihovimi analogi, da bi zmanjšali stroške. To lahko zmede kupca. Zato je treba podatke o izvoru potrošnega materiala pojasniti vnaprej.
• Kakovost opreme. V zadnjih letih se je v večini podjetij pojavil trend zmanjševanja proizvodnega cikla.Mnoga podjetja, predvsem tista, ki so se nedavno pojavila na trgu, ne posvečajo dovolj pozornosti testiranju svojih laserskih rezalnikov pred dostavo kupcu in ne izvajajo kontrole kakovosti opreme. Zato je pri izbiri stroja zelo pomembno, da bodite pozorni na razpoložljivost testiranja in predprodajnih storitev proizvajalca.
• Servisno vzdrževanje. Pri izbiri opreme je bolje dati prednost strojem tistih proizvajalcev, katerih servisne službe so zastopane v regiji uporabe. V nasprotnem primeru bodo morebitne napake med delovanjem povzročile dolgotrajna popravila in s tem izpad proizvodnje.

Stroji za lasersko rezanje kovin so univerzalni. In to velja tako za uporabljene materiale kot za širino proizvodnih možnosti. Zlasti jih je mogoče uporabiti za rezanje in graviranje kovin.

Najpogostejša uporaba laserske opreme je rezanje materiala. Strojna orodja, pri katerih je glavno rezalno orodje laser, so zelo razširjena v obdelavi kovin. Omogočajo vam izdelavo:

• posamezni elementi notranjih in zunanjih oglaševalskih konstrukcij;
• konstruktorji in sestavljanke iz kovine;
• predmeti dekorja;
• deli za modeliranje avtomobilov in letal;
• spominki.

Lasersko graviranje kovinskih izdelkov lahko najpreprostejšo stvar spremeni v neprecenljivo darilo. Najbolj natančno graviranje dobimo z laserskim žarkom. Slike, uporabljene v tej tehniki, imajo neomejen rok trajanja, ne bojijo se obrabe, izpostavljenosti kislinsko-bazičnim raztopinam, vodi, ultravijoličnemu sevanju in temperaturnim spremembam.

S pomočjo računalniško vodenega laserja lahko dobite sliko z največjo podrobnostjo. Pogosto se na kovinskih površinah ustvarijo zapleteni vzorci in celo reproducirajo fotografije.

Laserski žarek se lahko uporablja za graviranje ne samo ravnih površin, temveč tudi konveksnih površin. V tem primeru je specializiran mehanizem za pritrditev obdelovanca povezan z motorjem stroja. Vrtenje motorja se prenese na obdelovanec, ta se začne premikati z določeno hitrostjo in laserski žarek nanese sliko z vseh strani.