Podstawy teoretyczne cięcia laserowego metali

W nowoczesnej produkcji przemysłowej, wycinanie laserowe (https://ciecielaser.pl/wycinanie-laserowe-rur-i-profili/) jest szerzej stosowane w obróbce blach, tworzyw sztucznych, szkła, ceramiki, półprzewodników i materiałów takich jak tekstylia, drewno i papier. Zastosowanie cięcia laserowego w obróbce precyzyjnej i mikroobróbce również odnotuje znaczny wzrost w ciągu najbliższych kilku lat.

Jak działa cięcie laserowe?

Kiedy skupiona wiązka lasera uderza w obrabiany przedmiot, napromieniowany obszar gwałtownie się nagrzewa, topiąc lub odparowując materiał. Po wniknięciu promienia lasera w obrabiany przedmiot rozpoczyna się proces cięcia: promień lasera przesuwa się wzdłuż konturu i topi materiał. Zazwyczaj strumień wody jest używany do usuwania stopionego materiału z cięcia, pozostawiając wąską szczelinę między frezem a ramą. Uzyskuje się wąskie spoiny o prawie takiej samej szerokości jak zogniskowana wiązka laserowa.

Cięcie gazowe

Cięcie gazowe jest standardową techniką stosowaną do cięcia stali miękkiej. Jako gaz tnący stosowany jest tlen. Przed wdmuchiwaniem do cięcia ciśnienie tlenu jest podnoszone do 6 barów. Tam rozgrzany metal reaguje z tlenem: zaczyna się palić i utleniać. W wyniku reakcji chemicznej uwalniana jest duża ilość energii (pięciokrotnie większa od energii lasera).

Wycinanie modułowe

Cięcie termojądrowe jest kolejnym standardowym procesem stosowanym w cięciu metali i może być również stosowane do cięcia innych materiałów topliwych, takich jak ceramika. Jako gazu tnącego używa się azotu lub argonu, a przez cięcie wdmuchiwane jest powietrze pod ciśnieniem od 2 do 20 barów.

Argon i azot są gazami obojętnymi, co oznacza, że nie wchodzą w reakcję z roztopionym metalem w nacięciu, lecz po prostu wydmuchują go na dno. Gaz obojętny może natomiast chronić krawędź skrawającą przed utlenianiem przez powietrze.

Cięcie sprężonym powietrzem

Sprężone powietrze może być również wykorzystywane do cięcia cienkich blach. Zwiększone ciśnienie powietrza od 5 do 6 barów jest wystarczające do wydmuchania stopionego metalu z cięcia. Ponieważ prawie 80% powietrza stanowi azot, cięcie sprężonym powietrzem jest w zasadzie cięciem termojądrowym.

Cięcie plazmowe

Moc lasera powinna być dostosowana do rodzaju obróbki oraz rodzaju i grubości materiału. Jeśli parametry zostały dobrane prawidłowo, podczas spawania plazmowego w miejscu cięcia pojawiają się obłoki plazmy. Chmura plazmy składa się ze zjonizowanych oparów metalu i zjonizowanego gazu tnącego. Chmura plazmy pochłania energię lasera CO2 i przenosi ją na obrabiany przedmiot, co pozwala na przyłączenie większej ilości energii do przedmiotu obrabianego, co powoduje szybsze topienie metalu i przyspiesza proces cięcia.

Dlatego też proces cięcia nazywany jest również szybkim cięciem plazmowym. Chmura plazmy jest właściwie przezroczysta dla lasera stałego, dlatego cięcie plazmowe może być stosowane tylko przy cięciu laserem CO2.

 

Nowoczesne usługi cięcia laserem

Współczesny sektor obróbki materiałów wiąże się z potrzebą tworzenia elementów bardzo precyzyjnych. Wszystko dlatego, iż poszczególnych części muszą być opracowane z dokładnością, co do jednego milimetra. Dlatego ogromną popularnością cieszy się technologia CNC. Urządzenia tego typu działają w oparciu o komputer numeryczny, który pozwala programowanie maszyn, a zatem wydawanie im konkretnych instrukcji. Na tej podstawie maszyna dokonuje obróbki materiałów.

Obróbka i skrawanie materiałów

Jeszcze kilka lat temu, w zależności do rodzaju materiału: czy było to drewno, metal, czy coś innego, należało zastosować odpowiednie ostrze tnące. Ryzyko związane z ich użytkowaniem wynikało z możliwości uszkodzenia samego ostrza. Wraz z rozwojem technologii CNC nie było potrzeby, by bezpośrednio obróbki dokonywał operator maszyny, ponieważ ta, na podstawie otrzymanych informacji, cały proces przeprowadzała samodzielnie. W dalszym jednak ciągu zastosowanie standardowych pił wiązało się z ich zużyciem, a także ryzykiem powstania bardzo widocznych śladów po cięciu.

Jednak, dzięki wprowadzeniu na rynek technologii laserowej, która ma swoje zastosowanie także w sektorze przemysłowych, między innymi właśnie przy okazji obróbki i skrawania różnego typu materiałów, możliwe jest oferowanie usług na najwyższym poziomie. Wycinanie laserowe – Ciecie Laser jest rozwiązaniem uniwersalnym. Oznacza to, że tego rodzaju obróbce poddawać można różne materiały, płyty wiórowe, stal, plastik, czy inne, natomiast wiązka lasera świetnie sobie z nimi poradzi.

Co więcej, nie ulega ona zużyciu, co przekłada się na na niższe koszty eksploatacji urządzeń, w którym elementem tnącym jest laser.

Precyzja i wysoka jakość obróbki materiałów

W przypadku lasera warto także zwrócić uwagę na samą jakość obróbki. Jej poziom jest o wiele wyższy, niż w przypadku standardowych urządzeń tnących. Objawia się to przede wszystkim bardzo gładką krawędzią w miejscu cięcia, która pozbawiona jest zadziorów. Dzięki temu, już po wstępnej obróbce materiału, czyli jego przycięciu, nie ma potrzeby szlifowania krawędzi, by nadać im estetycznego i gładkiego wyglądu. To natomiast przekłada się na samą efektywność pracy.

Dodatkowo, poprzez wykorzystanie technologii CNC, lasery mogą wykonać prace bardzo precyzyjne. W trakcie cięcia o wiele łatwiej jest manewrować głowicą lasera, niż metalową tarczą piły, co przekłada się na szerszy zakres możliwości, jeśli chodzi o kształty, jakie można uzyskać dzięki tej technologii.

 

Dlaczego potrzebujesz wycinarki laserowej CNC?

Wycinarki laserowe służą do cięcia i grawerowania materiałów: metalu, drewna, skóry, akrylu, szkła, plastiku, styropianu, kartonu, kompozytu itp. Zaletą cięcia laserowego jest bardzo dokładne cięcie materiału, oraz wysoka precyzja pracy, co pozwala zachować właściwości mechaniczne produktu.

Zastosowanie wycinarek laserowych

Wycinarki laserowe znajdują zastosowanie w niemal wszystkich gałęziach przemysłu i usług. Są one najczęściej stosowane w obróbce metali, np. w następujących gałęziach przemysłu:

  • konstrukcje samochodowe, morskie, lotnicze, samochodowe i lokomotywowe;
  • kompleksy kosmiczne i wojskowo-przemysłowe;
  • produkcja konstrukcji metalowych reklamowych, budowlanych, transportowych i innych;
  • budowa maszyn;
  • produkcja biżuterii;

Produkcja artykułów gospodarstwa domowego i wzornictwo

Laserowe maszyny tnące są w stanie nie tylko szybko i dokładnie ciąć lub spawać materiał, ale także tworzyć małe części z wysokiej jakości obróbką powierzchni.

Laser CO2

Najczęściej spotykane są wycinarki laserowe na dwutlenek węgla. Niskie zużycie energii, stosunkowo niski koszt i wysoka wydajność sprawiają, że jest to najbardziej idealna technologia cięcia laserowego dla konsumentów i producentów. Źródło lasera jest generowane z mieszaniny gazów, która składa się głównie z dwutlenku węgla. Za pomocą lasera CO2 można obrabiać drewno, skórę, akryl, szkło, plastik, piankę, gumę i tekturę.

Laser włóknowy

Laser ten należy do laserów typu solid. Źródło lasera jest wzmacniane przez specjalne włókna szklane lub kryształy i charakteryzuje się wysoką intensywnością. Najczęściej używany do znakowania laserowego i działa dobrze z metalem, ceramiką, kompozytami, jak również z mniej twardymi materiałami, takimi jak drewno, plastik, skóra, akryl, guma i karton.

Laser półprzewodnikowy (neodymowy)

Odnosi się do laserów na ciele stałym. Źródło lasera jest domieszkowane neodymem lub innymi pierwiastkami ziem rzadkich, ma znacznie krótszą długość fali i wyższą intensywność w porównaniu z laserami CO2. Służy do cięcia twardych materiałów: metalu, ceramiki, materiałów kompozytowych oraz do znakowania produktów.

Technika cięcia laserowego: Cięcie wektorowe

Wycinanie laserowe odbywa się przy pomocy wiązki laser, która jest wyświetlana w sposób ciągły, bezpośrednio tnąc materiał. Ta technika jest używana wyłącznie do grafiki wektorowej i cięcia linii. Może być stosowany na wszystkich rodzajach materiałów.

Grawerowanie rastrowe i wektorowe

Grawerowana jest tylko górna warstwa materiału bez przecinania. Elementy wzoru są grawerowane na powierzchni, tworząc efekt rastra. Stosowany głównie na drewno lub skórę. Grawerowanie wektorowe polega na tym, że wiązka lasera odparowuje materiał, tworząc wytłoczoną powierzchnię.