Prehľad laserových strojov na rezanie kovu a ich výber

Laserové zariadenia na rezanie kovov sa používajú v širokej škále priemyselných odvetví: strojárstvo, hutníctvo a výroba nábytku. Táto popularita je spôsobená skutočnosťou, že vám umožňuje vytvárať diely zložitého tvaru so zvýšenou presnosťou. O takomto zariadení sa bude diskutovať v našom článku.

Kovové laserové rezačky majú tri hlavné funkcie:

• gravírovanie: kreslenie obrázka, textu a dokonca aj fotografie na kovový povrch;
• laserové rezanie;
• krivočiare rezanie.

Vo všetkých prípadoch je vytvorená šablóna, podľa ktorej modul numerického riadenia nastavuje parametre rezu. Výsledkom je dokonale presný produkt.

Konštrukcia akéhokoľvek laserového rezača obsahuje niekoľko blokov:

• emitor - zodpovedný za generovanie prúdu fotónov alebo úzko zaostreného laserového impulzu;
• jednotka pohybu plynu - určená na vyfukovanie horúceho kovu z pracovného priestoru a chladenie chladiča;
• pohon - používa sa na pohyb žiariča pozdĺž povrchu, ktorý sa má upravovať;
• pracovný rezací stôl - na ňom je umiestnený obrobok, zatiaľ čo stôl môže byť vymeniteľný;
• Modul CNC / ACS.

Princíp činnosti takýchto strojov je založený na generovaní úzkeho lúča laserovou trubicou, ktorá vykonáva spracovanie kovov. V dôsledku kontaktu lúča s povrchom spracovávaného materiálu dochádza k vysokoteplotnému efektu a umožňuje gravírovanie alebo rezanie kovu. V tomto prípade prúd plynnej zmesi vyfúkne vrstvu roztaveného materiálu, čo zaisťuje vysokú kvalitu rezu. Tieto stroje je možné použiť na prácu so všetkými druhmi oceľových plechov, ako aj s neželeznými kovmi a ich zliatinami.

Podstata práce akéhokoľvek laserového rezača spočíva v zaostrení úzko nasmerovaného lúča, v dôsledku čoho sa energia sústreďuje na povrch spracovávaného materiálu. Priemer takéhoto lúča nepresahuje desatiny milimetra, čo zabezpečuje minimálnu hrúbku rezu. K priebehu tavenia a následnej premeny kovovej štruktúry dochádza v dôsledku približovania výkonových charakteristík laserového lúča na určité parametre. V závislosti od mechanizmu činnosti existujú štyri hlavné typy takýchto strojov.

Laserové rezanie kovu sa môže vykonávať v prostredí kyslíka alebo dusíka, výber závisí od vlastností spracovávaného kovu. Takže v dôsledku vystavenia kyslíku sa spúšťajú exotermické reakcie, ktorých tepelná energia umožňuje rezať pomerne hrubé plechy z nízkolegovanej a uhlíkovej ocele.

Neodporúča sa rezať pozinkované alebo pozinkované povrchy v kyslíku. V tomto prípade je rez nerovnomerný, navyše sa zvyšuje riziko tvorby trosky. Pri rezaní nehrdzavejúcej alebo vysoko legovanej ocele je nežiaduce umožniť oxidáciu miesta rezu. Preto sú pri práci s takýmito kovmi žiadané inertné plyny, najčastejšie dusík.

Na rezanie hliníka je možné použiť akékoľvek plynné médium. Na prácu so zliatinami titánu však nemožno použiť ani jeden, ani druhý, pretože oba plyny začínajú byť absorbované kovovým povrchom a vytvárajú krehkú vrstvu. Pre tento materiál by sa mali uprednostňovať laserové zariadenia pracujúce v héliu alebo vysoko čistenom argóne.

Vo všeobecnosti akékoľvek plynové laserové rezačky poskytujú maximálnu vlnu žiarenia, takže sú požadované pri spracovaní plechu maximálnej hrúbky.

Vysoká účinnosť a produktivita zariadení je zabezpečená optickými laserovými zariadeniami, často sú implementované vo forme mini-strojov. Majú nasledujúce výhody.

• Kvalita vysokého lúča. Línia rezu je tenšia a miesto je menšie, čo vo všeobecnosti zlepšuje efektivitu práce.
• Vysoká rýchlosť rezania. V porovnaní s plynom je to dvakrát toľko.
• Trvanlivosť. Použitie profesionálneho optického lasera zaisťuje stabilný výkon až 100 tisíc hodín prevádzky zariadenia.
• Zvýšená účinnosť. Účinnosť fotoelektrickej konverzie pri rezaní optickými vláknami zodpovedá 30 %, čo je 2-3 krát viac ako pri laserovom rezaní v prostredí plynov.
• Nízke náklady na používanie. Spotreba energie zariadení s optickými vláknami nepresahuje 30 % rezania laserom v plynovej atmosfére.
• Minimálne náklady na údržbu. Absencia potreby reflexných skiel šetrí veľa peňazí na údržbu stroja.
• Prevádzka takéhoto zariadenia nie je obzvlášť náročná. Vzhľadom na prenos optického vlákna nie je potrebné upravovať parametre optickej trasy.

Hlavným pracovným prvkom diódovej laserovej rezačky je žiarič vo forme polovodičového kryštálu vytvoreného ako optický rezonátor. Okrem diódy obsahuje takýto laser špecializované zariadenie na napájanie zo siete striedavého prúdu. To umožňuje meniť parametre výstupného žiarenia.

Diódový laser je však z hľadiska parametrov koherencie výrazne horší ako laser s plynom a optickými vláknami. Zaostrovanie dáva veľkú divergenciu, takže nie je možné sústrediť energiu na maximálny objem. Jedinou výhodou takéhoto vybavenia je, že je relatívne lacné v porovnaní so všetkými ostatnými modelmi.

Princíp činnosti pevnolátkového lasera je podobný plynovému. Má však aj svoje vlastné charakteristiky. Na rozdiel od plynného média sa tu používa aktívne médium pevných foriem. Spravidla ide o kryštály a rôzne sklá, ktoré sa aktivujú pri kontakte s prvkami vzácnych zemín. Takéto lasery sa vyznačujú zvýšenou účinnosťou, zatiaľ čo množstvo modelov je pomerne kompaktných. Tieto frézy vytvárajú lúče s vlnovými dĺžkami, ktoré dokážu spracovať širokú škálu kovov a hrúbok.

Dnes sú na trhu laserové rezačky na kov od rôznych výrobcov. Medzi zahraničnými spoločnosťami na domácom trhu sú veľmi obľúbené výrobky tovární nachádzajúcich sa v európskych krajinách, USA, ako aj v Japonsku a na Taiwane:

• Trumpf (Nemecko);
• Schuler (Nemecko);
• Trotec (Rakúsko);
• Farley Laserlab (Austrália);
• GCC (Taiwan).

Okrem toho výrobky vyrobené v Číne zaberajú veľký podiel na trhu. Názor naň je nejednoznačný, mnohí pochybujú o jeho kvalite.Niektoré značky s výrobnými závodmi v Číne však fungujú pomocou švajčiarskej technológie a pod prísnou kontrolou zo strany zákazníka. Vyrábajú laserové rezacie stroje s mimoriadne vysokými technickými a prevádzkovými vlastnosťami. Medzi tieto spoločnosti patria:

• králik;
• Wattsan;
• Bodor.

V Rusku vyrábajú laserové rezačky priemyselné podniky Semiconductor Devices, LOMO, Plasma a Inversion. Každý z nich ponúka určité typy laserových systémov. V našej krajine neexistujú žiadne podniky zaoberajúce sa výrobou všetkých typov laserových strojov súčasne.

Pri výbere laserovej rezačky na kov by ste mali venovať pozornosť nasledujúcim charakteristikám.

• Sortiment materiálov. V prvom rade je potrebné vziať do úvahy špecifiká podniku. Je dôležité si ujasniť, z čoho sú diely na rezanie vyrobené a akú majú hrúbku. Tieto faktory treba porovnať s technickými údajmi stroja, veľkosťou pracovnej plochy a prevádzkovými parametrami zariadenia.
• Moc. Priemerný výkon všetkých laserových strojov sa dnes pohybuje od 500 do 6000 wattov. Ak plánujete rezať plechy s hrúbkou menšou ako 6 mm, postačí vám 500-700W laserová rezačka. Pre prácu s hrubším materiálom je potrebné zvoliť stroje s maximálnym výkonom.
• Výstroj. Pokiaľ ide o stroje s optickými vláknami, musíte venovať pozornosť spotrebnému materiálu: servomotory, vodidlá, rezacie hlavy, chiméry a iné. Kvalita a funkčnosť týchto komponentov ovplyvňuje presnosť a rýchlosť rezania laserom. Niektorí bezohľadní výrobcovia dopĺňajú vybavenie nie originálnymi komponentmi, ale svojimi náprotivkami, aby znížili náklady. To môže byť pre kupujúceho mätúce. Preto je potrebné vopred objasniť informácie o pôvode spotrebného materiálu.
• Kvalita vybavenia. V posledných rokoch je vo väčšine podnikov tendencia znižovať výrobný cyklus. Mnohé firmy, najmä tie, ktoré nedávno vstúpili na trh, nevenujú dostatočnú pozornosť testovaniu svojich laserových rezačiek pred dodaním klientovi a nevykonávajú kontrolu kvality zariadení. Preto je pri výbere stroja veľmi dôležité dbať na dostupnosť testovacích služieb a predpredajnú prípravu u výrobcu.
• Servisná údržba. Pri výbere zariadenia je lepšie uprednostniť stroje tých výrobcov, ktorých servisné služby sú zastúpené v regióne použitia. V opačnom prípade akékoľvek chyby v priebehu prevádzky povedú k dlhodobým opravám a tým k prestojom vo výrobe.

Kovové laserové rezacie stroje sú všestranné. A to sa týka ako použitých materiálov, tak aj šírky výrobných možností. Najmä sa dajú použiť na rezanie a gravírovanie kovov.

Najbežnejšie použitie laserového zariadenia je rezanie materiálu. V kovoobrábaní sú rozšírené obrábacie stroje, v ktorých je hlavným rezným nástrojom laser. Umožňujú vám vyrobiť:

• jednotlivé prvky vnútorných a vonkajších reklamných stavieb;
• kovové konštrukcie a puzzle;
• dekoračné predmety;
• Časti pre modelovanie áut a lietadiel;
• suveníry.

Laserové gravírovanie kovových výrobkov dokáže z tej najjednoduchšej veci urobiť neoceniteľný darček. Najjasnejšie gravírovanie sa získa pomocou laserového lúča. Obrázky aplikované v tejto technike majú neobmedzenú trvanlivosť, neboja sa oderu, účinkov kyslo-alkalických roztokov, vody, ultrafialového žiarenia a teplotných extrémov.

Pomocou počítačom riadeného lasera získate obraz s maximálnymi detailmi. Často sa na kovových povrchoch vytvárajú zložité vzory a dokonca sa reprodukujú aj fotografie.

Pomocou laserového lúča je možné gravírovať nielen ploché, ale aj konvexné povrchy. V tomto prípade je k motoru stroja pripojený špecializovaný mechanizmus fixácie obrobku. Rotácia motora sa prenesie na obrobok, ten sa začne pohybovať danou rýchlosťou a laserový lúč nanáša obraz zo všetkých strán.