Lasersko rezanje je tehnika koja koristi lasere velike snage za rezanje različitih materijala, uključujući metal. Poznat je po svojoj visokoj preciznosti, brzini i svestranosti te je preferirana metoda za brojne industrije. Cilj ovog vodiča je pružiti sveobuhvatan pogled na lasersko rezanje metala, fokusirajući se na proces, mogućnosti, primjene i razne parametre. Lasersko rezanje metala
Kako radi lasersko rezanje metala?
Lasersko rezanje metala uključuje visoko koncentriranu lasersku zraku koja je usmjerena na metalnu površinu. Toplina lasera topi ili isparava metal, proizvodeći čist, točan rez. Evo glavnih faza laserskog rezanja metala:
Dizajniranje uzorka za rezanje: Prije stvarnog rezanja, dizajn ili uzorak se stvaraju u CAD-u ili drugom grafičkom softveru.
Konfiguriranje laserskog rezača: operater postavlja snagu, brzinu i fokus lasera prema vrsti i debljini metala.
Rezanje metala: Laserski rezač slijedi uzorak dizajna, režući metal s visokom preciznošću.
Hlađenje i naknadna obrada: Nakon rezanja, metalni dijelovi se hlade i uklanjaju se svi ostaci. Dodatni koraci naknadne obrade mogu uključivati skidanje ivica ili nanošenje zaštitnih premaza.
Koje se različite vrste laserskih rezača koriste za rezanje metala?
Postoje dvije glavne vrste laserskih rezača koji se koriste za rezanje metala: vlaknasti laserski rezači i CO2 laserski rezači. Svaki dolazi sa svojim jedinstvenim snagama i nedostacima.
Fiber laserski rezači
Svjetlovodni laseri poznati su po tome što proizvode uže zrake, čime daju oko četiri puta veću efektivnu snagu za istu izlaznu energiju lasera. Rade brže i s većom preciznošću od svojih CO2 parnjaka. Rezanje vlaknastim laserom ima niže operativne troškove zbog električne učinkovitosti i čvrste konstrukcije, ali zahtijeva više dušikovog zaštitnog plina u procesu rezanja. Prikladni su za visoko precizne rezove na tanjim metalnim dijelovima.
CO2 laserski rezači
CO2 laserski rezači daju veću širinu snopa rezača i imaju veću snagu uređaja. Oni su prikladniji za manje precizne rezove na debljim dijelovima. Početna cijena opreme (CAPEX) za CO2 lasere niža je nego za lasere s vlaknima, ali operativni troškovi (OPEX) viši su po duljini reza.
Prilikom rezanja metala laserom potrebno je pažljivo upravljati nekoliko parametara kako bi se postigli željeni rezultati:
Snaga lasera: Ovo se odnosi na količinu energije koju laser može isporučiti, mjereno u vatima (W) ili kilovatima (kW).
Brzina rezanja: Ovo je brzina kojom se laserski rezač kreće po materijalu. To izravno utječe na kvalitetu i učinkovitost rezanja.
Frekvencija pulsa: ovo je broj laserskih impulsa u sekundi. Može utjecati na kvalitetu rezanja, brzinu i ukupnu zonu utjecaja topline (HAZ).
Veličina žarišne točke: Ovo je promjer laserske zrake u njenoj žarišnoj točki. Manje veličine mjesta rezultiraju užim rezovima i većom kvalitetom rezanja.
Tlak pomoćnog plina: pomoćni plin pomaže u izbacivanju rastaljenog materijala i minimizira oksidaciju. Njegov pritisak mora biti pravilno podešen ovisno o vrsti i debljini materijala.
Koje su tolerancije rezanja za lasersko rezanje metala?
Tipične tolerancije za lasersko rezanje metala su:
Za tanke limove (do 1 mm): +/- 0,1 mm do +/- 0,2 mm
Za lim srednje debljine (1 mm do 5 mm): +/- 0,2 mm do +/- 0,5 mm
Za deblje materijale (preko 5 mm): +/- 0,5 mm do +/- 1,0 mm
Koji je najdeblji metal koji se može rezati laserom?
Debljina metala koji se može rezati laserom ovisi o vrsti lasera i njegovoj snazi. Općenito, laser može rezati čelik debljine do 1 inča (25,4 mm), nehrđajući čelik do 0,75 inča (19,05 mm) i aluminij do 0,5 inča (12,7 mm).
Koje su vrste metala pogodne za lasersko rezanje?
Različite vrste metala imaju jedinstvena svojstva koja ih čine prikladnima za lasersko rezanje. Evo kratkog pregleda svakog od ovih metala i njihovih fizikalnih i kemijskih svojstava:
Blagi čelik (ugljični čelik)
Blagi čelik, poznat i kao ugljični čelik, popularan je izbor za lasersko rezanje. Pristupačan je, izdržljiv i nudi izvrsnu zavarljivost. S udjelom ugljika do 0,3%, nije tako krt kao čelici s više ugljika.
Nehrđajući čelik je legura otporna na koroziju koja je idealna za širok raspon primjena laserskog rezanja nehrđajućeg čelika. Nudi dobru čvrstoću i izvrsnu otpornost na oksidaciju.
Aluminij
Aluminij je lagan, mekan i duktilan metal s izvrsnom otpornošću na koroziju, što čini lasersko rezanje aluminija idealnim za niz industrijskih primjena.
Mjed
Mesing je legura bakra i cinka. Lako se obrađuje, ima dobru otpornost na koroziju i izvrstan je za dekorativne svrhe.
Bakar
Bakar ima izvrsnu toplinsku i električnu vodljivost. Čvrst je, duktilan i može se lako zavarivati i lemiti.
Pocinčani čelik
Pocinčani čelik je čelik koji je presvučen slojem cinka kako bi se poboljšala njegova otpornost na koroziju.
Titan
Titan je poznat po svojoj čvrstoći, lakoći i otpornosti na koroziju. To je jedan od najtežih metala za rezanje, ali lasersko rezanje može se učinkovito nositi s tim.
Legure nikla
Legure nikla otporne su na koroziju i mogu zadržati svoj strukturni integritet na visokim temperaturama, što ih čini idealnim za upotrebu u teškim uvjetima.
Srebro
Srebro je mekan, bijeli, sjajni metal koji posjeduje najveću električnu i toplinsku vodljivost od svih metala.
Zlato
Zlato je gust, mekan, sjajan metal koji je najsavitljiviji od svih poznatih metala.
Platina
Platina je gust, savitljiv, duktilan, vrlo nereaktivan, plemeniti metal srebrno-bijele boje.
Cink
Cink je plavkastobijeli, sjajni, dijamagnetski metal. Nešto je manje gustoće od željeza i ima heksagonalnu kristalnu strukturu.
Kositar
Kositar je kovak, duktilan, visoko kristalan, srebrnastobijeli metal. Njegova glavna namjena je sprječavanje korozije.
Koji je najbolji metal za lasersko rezanje?
Najbolji metal za lasersko rezanje ovisi o specifičnoj primjeni i zahtjevima. Međutim, meki čelik, nehrđajući čelik i aluminij među najčešće su korištenim zbog svoje izvrsne obradivosti i kompatibilnosti s laserskim rezanjem.
Koje su prednosti korištenja laserskog rezanja za rezanje metala?
Evo nekih od ključnih prednosti korištenja laserskog rezanja za rezanje metala:
Brzina: Lasersko rezanje puno je brže od tradicionalnih metoda rezanja.
Točnost: Proces nudi visoku preciznost i točnost.
Niska cijena: Lasersko rezanje je isplativo, posebno za složene dizajne i velike količine.
Režite bilo koji metal: Uz pravu snagu, laserski rezač može rezati gotovo sve vrste metala.
Čisti rezovi: Proces laserskog rezanja rezultira čistim, glatkim rezovima s minimalnim udubljenjima. Može se koristiti za rezanje složenih oblika i dizajna.
Bez kontakta: Kao beskontaktni proces, smanjuje oštećenje ciljanog materijala.
Automatizacija: Lasersko rezanje može biti potpuno automatizirano za povećanu produktivnost i dosljednost.
Koje su industrije koje koriste lasersko rezanje metala?
Lasersko rezanje koristi se u raznim industrijama. Evo nekoliko primjera:
Automobili: Za proizvodnju dijelova kao što su komponente motora, dijelovi karoserije i unutarnje komponente.
Proizvodnja: Za proizvodnju dijelova za širok raspon proizvoda i strojeva.
Elektronika: Za rezanje dijelova za elektroničke uređaje i tiskane ploče.
Izgradnja: Za izradu dijelova za građevinsku opremu i građevinski materijal.
Medicina: Za izradu kirurških instrumenata i medicinskih uređaja.
Koji su važni čimbenici koje treba uzeti u obzir prilikom laserskog rezanja metala?
Prilikom laserskog rezanja metala važno je uzeti u obzir nekoliko ključnih čimbenika:
Vrsta i debljina materijala: Vrsta metala i njegova debljina značajno će utjecati na zahtjeve za snagom, brzinu rezanja i tlakove plina potrebne za uspješno lasersko rezanje. Različiti materijali različito će reagirati na laser, što može utjecati na kvalitetu rezanja.
Snaga i vrsta lasera: Bilo da se radi o CO2 laseru ili laseru s vlaknima, snaga i vrsta lasera mogu utjecati na brzinu rezanja, kvalitetu rezanja i debljinu materijala koji se može rezati. Laseri velike snage obično su potrebni za deblje materijale.
Brzine rezanja: Veće brzine rezanja mogu povećati produktivnost, ali također mogu proizvesti više topline koja može utjecati na kvalitetu rezanja, glatkoću rubova i potrebu za naknadnom obradom.
Pomoćni plin: upotreba različitih pomoćnih plinova, poput kisika ili dušika, može utjecati na kvalitetu i brzinu rezanja. Oni također igraju ulogu u upravljanju toplinom i evakuaciji otopljenog materijala tijekom procesa rezanja.
Složenost dizajna: Složenost dizajna utjecat će na putanju i vrijeme rezanja, kao i na potrebu za bilo kakvim sekundarnim operacijama poput savijanja ili skidanja ivica.
Uobičajene pogreške koje treba izbjegavati uključuju:
Ne uzimajući u obzir zarez (širinu reza napravljenog laserom) u dizajnu što može dovesti do netočnosti u gotovom proizvodu.
Bez testiranja i prilagođavanja parametara (poput snage, brzine i tlaka pomoćnog plina) pri prebacivanju između različitih vrsta metala ili debljina.
Zanemarivanje redovitog održavanja stroja, kao što je čišćenje leće i osiguravanje ispravnog poravnanja, što može negativno utjecati na kvalitetu rezanja i dugovječnost stroja.
Kako laserski rezati metale?
Lasersko rezanje metala uključuje nekoliko koraka:
Dizajniranje dijelova: Dizajnirajte svoje dijelove koristeći CAD softver, imajući na umu debljinu materijala i mogućnosti lasera.
Postavljanje stroja: To uključuje odabir pravih postavki snage, brzine i tlaka pomoćnog plina na temelju vrste i debljine metala.
Umetanje materijala: Sigurno postavite metalni lim na postolje za rezanje stroja.
Pokretanje programa: Nakon što je sve postavljeno, pokrenite program i pustite laserski rezač da odradi posao. Uvijek nadzirite proces radi potencijalnih problema.
Koje su najvažnije pripreme za lasersko rezanje metala?
Prije početka procesa laserskog rezanja, postoji nekoliko ključnih priprema:
Projektiranje za lasersko rezanje: Provjerite jesu li vaši dizajni kompatibilni sa mogućnostima laserskog rezača, uzimajući u obzir zarez i sva potencijalna nepodržana područja.
Priprema materijala: Očistite površinu metala kako biste uklonili svu prašinu, masnoću ili hrđu koja bi mogla ometati lasersku zraku.
Kalibracija stroja: Obavite rutinsko održavanje vašeg laserskog rezača, kao što je čišćenje leća i zrcala, i osigurajte da je stroj ispravno kalibriran za materijal koji koristite.
Sigurnosne pripreme: uvijek nosite odgovarajuću zaštitnu opremu, osigurajte da radni prostor bude dobro prozračen i imajte na raspolaganju opremu za zaštitu od požara.
Sigurnosni savjeti prilikom rezanja metala laserom
Nosite odgovarajuću sigurnosnu opremu, poput zaštitnih naočala, rukavica i vatrootporne odjeće.
Osigurajte da je radni prostor dobro prozračen kako biste uklonili sve pare nastale tijekom rezanja.
Redovito održavajte i provjeravajte svoj laserski rezač kako biste spriječili kvarove koji bi mogli dovesti do nezgoda.
Uvijek imajte opremu za zaštitu od požara u blizini jer lasersko rezanje može proizvesti iskre.
Ne ostavljajte stroj bez nadzora dok radi.
Savjeti za dizajn za lasersko rezanje metala
Dizajn prema debljini materijala, uzimajući u obzir laserski rez.
Izbjegavajte složene dizajne koji bi mogli dovesti do pregrijavanja ili izobličenja materijala.
Uzmite u obzir mogućnost toplinske distorzije ostavljajući dovoljno prostora između rezova.
Je li lasersko rezanje metala skupo?
Lasersko rezanje metala je precizna i svestrana metoda oblikovanja limova, ali cijena može uvelike varirati ovisno o specifičnim potrebama projekta. Nekoliko čimbenika utječe na cijenu, uključujući vrstu metala, njegovu debljinu, složenost reza i vrstu korištenog laserskog rezača.
Koliko brzo laserski rezač može rezati metal?
Brzina laserskog rezača može uvelike varirati ovisno o brojnim čimbenicima uključujući vrstu lasera (CO2, vlakna itd.), snagu lasera, vrstu i debljinu metala i složenost reza.
Za tanke limove (do 1-2 mm), brzine laserskog rezanja mogu se kretati od 100 inča u minuti (IPM) do 1000 IPM. Deblji materijali (npr. 6 mm i više) mogu imati brzine rezanja u rasponu od 10 IPM do 200 IPM.
Ključno je napomenuti da brzina laserskog rezača utječe na učinkovitost rezanja, ali također je važno uravnotežiti brzinu s potrebnom preciznošću i kvalitetom ruba. Veće brzine rezanja mogu dovesti do povećanja topline i potencijala za neravnine ili grube rubove, dok sporije brzine mogu ponuditi bolju kontrolu i glatkije rezove.
Proizvođači često optimiziraju parametre rezanja kako bi postigli najbolju ravnotežu između brzine i kvalitete rezanja za određeni materijal i debljinu, s različitim pomoćnim plinovima (npr. dušik, kisik) koji se koriste za postizanje tih optimalnih uvjeta.
Koji su najbolji strojevi za lasersko rezanje metala?
Na tržištu postoji mnogo izvrsnih strojeva za lasersko rezanje, ali odabir pravog ovisi o vašim specifičnim potrebama. Idealan laserski rezač za metal trebao bi imati:
-
- Velika brzina rezanja i učinkovitost
-
- Izvrsna preciznost i kvaliteta rezanja
-
- Dobra ponovljivost i stabilnost
-
- Velika snaga za rezanje debljih materijala
-
- User-friendly softver i kontrole
-
- Dobra usluga i podrška proizvođača
Koje su alternativne tehnologije i procesi koji se koriste za lasersko rezanje metala?
Postoji nekoliko alternativnih procesa koji se koriste za rezanje metala, uključujući:
Plazma rezanje: ovo koristi mlaz ioniziranog plina velike brzine za rezanje električno vodljivih materijala. Plazma rezanje obično je brže od laserskog rezanja, ali možda neće biti tako precizno ili ostaviti čiste rubove.
Rezanje vodenim mlazom: Ova metoda koristi mlaz vode pod visokim pritiskom, ponekad s dodatkom abrazivne tvari, za rezanje materijala. Rezanje vodenim mlazom može obraditi deblje materijale od laserskog rezanja i ne zagrijava materijal, ali može biti sporije i manje precizno.
Mehaničko rezanje (npr. piljenje, rezanje, glodanje): Ove tradicionalne metode koriste fizički alat za rezanje metala. Iako su često jeftinije od laserskog rezanja, ove metode obično ne nude istu razinu preciznosti i mogu zahtijevati više naknadne obrade kako bi se postigao čist rub.
U usporedbi s ovim alternativama, lasersko rezanje pruža ravnotežu brzine, preciznosti i svestranosti. Dok su druge metode možda bolje prilagođene određenim zadacima ili materijalima, lasersko rezanje nudi širok raspon mogućnosti koje ga čine svestranim alatom u proizvodnji metala.
Zaključak
Lasersko rezanje je svestrana, precizna i učinkovita metoda rezanja metala. Iako početna cijena strojeva za lasersko rezanje može biti visoka, brzina i preciznost koju nude mogu dovesti do povećane produktivnosti i smanjenih troškova tijekom vremena. Uz mnoštvo strojeva na tržištu, vjerojatno postoji laserski rezač za svaku potrebu ili proračun.