Что такое волоконный лазер? - Краткий обзор
«Лазер» может быть создан с помощью различных активных сред, таких как твердые тела, стекла, газы, полупроводники и даже жидкости. Но лазерный свет, который генерируется через твердый элемент, такой как кристалл «рубин», также известный как «алюминиевый гранат, легированный неодимом, (Y3Al5O12) -YAG», называется «волоконным лазером» или «твердотельным лазером».
Что особенного в волоконных лазерах, так это то, что они могут выполнять различные функции, которые являются ключевыми для промышленного производства, с высокой точностью и аккуратностью. Самый важный из них «Лазерная резка», один из основных принципов.
Волоконные лазеры непрерывного действия (CW), легированные Yb3+, являются наиболее распространенными в лазерная резка машины, так как они очень мощные. Станок для резки волоконным лазером с длиной волны 01 мкм может легко резать высокопрочную сталь. Не говоря уже о большинстве других металлов и сплавов.
В отличие от традиционных станков для резки, у которых часть механического резака неизбежно изнашивается, у этих лазеров нет таких расходных материалов. Следовательно, низкие эксплуатационные расходы экономят энергию, затраты и время в процессах резки. Это может увеличить размер прибыли для любой отрасли.
Лазерная резка есть везде, от небольших предприятий до гигантов автомобильной и аэрокосмической промышленности. Волоконные лазеры также по своей природе подходят для микрообработки, выполняемой в микромасштабе. Таким образом, действительно делая его лицом современных производственных процессов.
Как работает станок для волоконной лазерной резки?
Волоконные лазерные резаки используют термическую резку для резки различных металлов и неметаллов. Он включает в себя следующие шаги.
Сначала лазерный луч высокой интенсивности направляется от лазерного генератора к заготовке. Лазерный луч обычно достигает высокой температуры, близкой к 10000-11000 ℃ (19500 ℉), достаточной, чтобы расплавить или испарить любой материал.
Детали расположения и формы разреза подаются через числовую систему управления, которая направляет лазер.
Когда лазер вступает в контакт с материалом, он быстро плавит или превращает его в газ, а вспомогательный газ под давлением подается в точку контакта, удаляя мусор.
Процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнута желаемая форма.
Станки для лазерной резки бывают разных форм и размеров, но принцип их работы одинаков. Вот некоторые из важнейших компонентов станка для лазерной резки.
1. Машинный лазерный источник
Лазерный источник является сердцем любого станка для лазерной резки. Отдельный блок обычно создает лазер, подаваемый на режущую головку. Исследования показывают, что волоконный лазер, легированный иттербием Yb3+, производит высокоинтенсивные лазеры в диапазоне от 900 до 1200 нм. Наличие широкого диапазона длин волн означает, что различные материалы могут поглощать лазер.
Этот источник отлично подходит для резки высокопрочных материалов, углерода, сплавов и т. д. Он может производить мощность более 10 кВт, что достаточно для резки тонких листов (<5 мм), а также толстые тарелки (5 мм-40 мм)
Однако источники волоконного лазера, легированного тулием Tm3+ и гольмием Ho3+, могут резать неметаллические и прозрачные материалы. Блок-источник подключается к основному блоку через усиленные разъемы, разъемы усилителя, разъемы энкодера и т. д.
2. Электрические компоненты и числовая система управления
Числовое управление и электроника — это то, что можно назвать «мозгом» станков для лазерной резки. Основными компонентами являются электрические серводвигатели, переключатели, операционные системы и т. д. Здесь вводятся все данные о характеристиках лазерного луча и деталях детали, которую предстоит обработать.
Светодиодная панель управления снаружи машины получает данные от оператора через файлы автоматизированного производства (CAM). Эта система управления передает все данные о выходной мощности, скорости резания, углах резания, глубине резания и т. д.
После этого он направляет управляющую головку и рельсы в процессе резки. С появлением компьютерного числового управления (ЧПУ) точность лазерной резки возросла настолько, что единственным ограничивающим фактором лазерной резки стала система привода.
3. Портальная система и вспомогательные детали
Каждый волоконный лазерный станок промышленного размера имеет портальную систему, механизированный подъездной путь, который помогает перемещать лазерную головку в трехмерном пространстве. Портальная система состоит из рельсов, цепей и двигателей, которые помогают направлять лазерную головку.
Велись постоянные исследования по улучшению портальной системы для волоконного лазера, чтобы сократить машинное время и повысить эффективность.
Другие части включают рабочий стол (рабочие столы), который удерживает заготовку вместе. Некоторые машины для резки волоконным лазером имеют большие столы, которые могут компенсировать металлические листы длиной 12 метров и выдерживать вес до 9 тонн. Многие станки для лазерной резки также имеют вытяжную систему, удаляющую токсичные газы из корпуса.
4. Волоконно-лазерная режущая головка
Волоконно-лазерная режущая головка представляет собой устройство, которое направляет лазер на заготовку. Он имеет сложную систему зеркал (традиционные лазерные машины) или оптических волокон, которые направляют лазерный луч через сопло.
Сопла являются важным компонентом лазерной головки, управляющей световым лучом. Он не только направляет лазер, но также дает направление выбросу газа, сдувающего расплавленный материал.
Форсунки можно регулировать вручную, что сильно влияет на качество резки. Перед этим он тщательно калибруется, чтобы предотвратить недостаточное проникновение, которое может привести к плавлению материала. Сопла разного диаметра используются для резки различной толщины.
Лазерная головка представляет собой подвижную часть, управляемую портальной системой. Как правило, лазерная головка может перемещаться в трехмерном пространстве. Но в особых случаях лазерные головки предназначены для перемещения под углом 45 градусов, что помогает создавать разрезы скошенной формы. Эти металлические пластины предназначены для последующей сварки. Это экономит много денег, труда и времени, затрачиваемых на создание фасок.
Другими характеристиками, регулируемыми лазерной головкой, являются интенсивность луча, положение фокуса луча, скорость резки, подача резки, давление газа и т. д.
Правильная мощность резания, скорость и подача могут улучшить или разрушить ваши производственные процессы. Как и традиционная механическая машина, машина для лазерной резки поставляется с подробной схемой, которая определяет характеристики лазера, подходящего для конкретного материала.
Вся рабочая станция защищена металлическим кожухом, который обеспечивает закрытое пространство станка для лазерной резки. Это защищает лазерный луч и заготовку от внешних факторов, таких как воздух и пыль. Он также защищает глаза человека, так как невидимые лучи опасны.
Разница между лазером CO2 и станком для резки волоконным лазером
Когда дело доходит до лазерной резки, выделяются две технологии. Волоконные и CO2-лазеры. Оба служат одной цели, но имеют разные режущие возможности. Давайте кратко обсудим их различия, чтобы выбрать лучший вариант для ваших нужд.
Критическая разница между ними заключается в источнике производства лазера. А CO2 лазер имеет стеклянную камеру, наполненную углекислым газом, подвергаемую воздействию сильного электрического тока. Этот процесс возбуждает газ и приводит к излучению инфракрасных лучей. С помощью зеркал эти инфракрасные лучи усиливаются достаточно, чтобы прорезать объекты.
В волоконном лазере кристалл (алюминий-иттрий-гранат, легированный неодимом — YAG) обернут трубкой-вспышкой, которая подает световую энергию на кристалл. Это возбуждает атомы в кристалле, которые испускают высокоэнергетические фотоны. Эти высокоэнергетические фотоны направляются через оптическое волокно, создавая мощный лазер.
Оба типа лазеров имеют свое значение. Лазеры CO2 относительно старше, но все еще используются из-за их исключительных возможностей резки металла.
| Производственный процесс | Лазерная CO2 | волоконный лазер |
| Толщина скорости резки <8 мм | Замедлять | Быстрый |
| Общая скорость резания | Быстрый | Быстрый |
| Обрезание острых кромок | Низкая эффективность | Более высокая эффективность |
| Резка листового металла | Нижняя совместимость | Более высокая совместимость |
| Резка органических материалов | Более высокая совместимость | Нижняя совместимость |
| Гравировка Металла | Нет | Да |
| Гравировка других материалов | Да | Да |
| Система вождения | Портальный | Гальво и Гантри |
| Стоимость технического обслуживания | Высший | Опустите |
| Эксплуатационные расходы | Опустите | Высший |
| Стоимость покупки | Опустите | Высший |
Волоконный лазер лучше режет металлы, особенно с блестящими поверхностями. Высокое отражение создает проблему для старых лазерных машин, поскольку большая часть луча отражается. Но волоконный лазерный резак имеет острую фокусировку луча, которая помогает проникать в большинство металлов и сплавов. Лазер CO2 лучше совместим с некоторыми металлами и органическими материалами.
| Лазерная резка | Материалы | Волоконные лазеры | СО2 лазеры |
| Драгоценные металлы | Высокопрочная сталь | Да | Да |
| Мягкая сталь | Да | Да | |
| Латунь | Да | Нет | |
| Медь | Да | Нет | |
| Алюминий | Да | Нет | |
| Неметаллы | Стекло | Нет | Да |
| акрил | Нет | Да | |
| Дерево | Нет | Да | |
| Резина | Нет | Да | |
| Кожаные | Нет | Да | |
| композиты | Да | Нет |
Поскольку большинство производственных отраслей имеют дело со сталью и металлами, лазерная резка имеет больший рынок.
Когда дело доходит до стоимости, нет простого ответа. Мощные волоконные лазеры стоят дороже, чем обычные станки для лазерной резки CO2. Но CO2-лазеры имеют расходные трубки, которые обычно требуют замены после 20000 XNUMX часов работы. Кроме того, он потребляет большую мощность во время типичного запуска, чем волоконные лазеры. Таким образом, затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание увеличиваются. Для непрерывных и долгосрочных проектов специалисты отдают предпочтение станкам для резки волоконным лазером.
На что следует обратить внимание перед покупкой первого станка для волоконной лазерной резки
1. Существенное рассмотрение
То, какой материал вы производите, имеет первостепенное значение. Некоторые материалы выигрывают от резки волоконным лазером и дают отличные результаты, а другие нет. Станки для резки волоконным лазером лучше всего работают с листовым металлом и материалами с высоким коэффициентом отражения. Узнать больше о Какие материалы можно резать волоконным лазером?
2. Использование и производительность
Если в вашей отрасли требуется высокая производительность и изготовление сложных деталей, тогда подходит лазерная резка. В противном случае вы не сможете покрыть стоимость покупки. Я бы посоветовал лазер CO2 для резки и волоконный лазер для гравировки для любителей, которым нужен лазерный станок для своих проектов на заднем дворе.
3. Обработка поверхности
Что касается более толстого материала, у волоконных лазеров может быть не лучший разрез, что потребует денег и времени на постобработку проекта. Тем не менее, лазеры делают самые современные разрезы для обработки листового металла и более тонкого листового волокна.
Основные области применения станков для волоконной лазерной резки
1. Робототехническая промышленность
Станки для лазерной резки и робототехника тесно связаны. Многие станки для лазерной резки, сварки, маркировки и сверления поддерживают роботизированную руку, автоматизирующую производство.
Это даже полезно при изготовлении небольших сложных деталей, используемых в роботах, которые невозможно создать с помощью традиционных резаков. Лазерная резка в сочетании с ЧПУ произвела революцию в мире.
2. Автомобильная промышленность
Спрос на автомобили постоянно растет, как и потребность в эффективных производственных процессах. Благодаря высокой точности и сокращению сроков выполнения многие автомобильная промышленность компании перешли на станки для резки волоконным лазером для резки гидроформованных автомобильных деталей.
3. Аэрокосмическая промышленность
Команда авиационно-космическая промышленность имеет дело с одной из самых сложных конструкций, требующих точности. Многие традиционные станки влияют на целостность материала при резке. Это вызывает опасения по поводу безопасности. Одним из таких примеров является плазменная резка.
Однако резка волоконным лазером решила эту проблему, потому что она, естественно, хорошо рассеивает тепло, обеспечивает точную резку и минимальные допуски.
Преимущества и недостатки волоконно-лазерной резки
1. Высокая точность и аккуратность
Волоконный лазер фокусирует огромную плотность мощности в небольшой точке, расплавляя материал и образуя маленькую пору. По мере движения лазера материал разрезается ровно без деформации или деформации. (жернова) по краям. Поскольку длина волны волоконного лазера составляет всего 1 микрометр, по сравнению с CO2-лазером с длиной волны 10.7 микрометра, любую сложную форму можно вырезать с превосходной точностью.
Резка волоконным лазером может достигать точности размеров ± 0.5 мм. Зона термического влияния очень мала, а окончательная единица требует минимальной или нулевой механической обработки перед ее непосредственным использованием.
2. Скорость резки
Резка волоконным лазером выполняется быстрее, чем традиционные лазерные методы. Что касается тонких листов, то ни один другой метод резки не может сравниться с волоконным лазером. Сравнивая скорость резки волоконного и CO2-лазера, мы видим, что волоконный лазер мощностью 2000 Вт может резать так же быстро, как CO6000-лазер мощностью 2 Вт.
По мере развития технологии волоконных лазеров, вскоре мы увидим машину с высокой мощностью волоконного лазера, которая будет резать толстые материалы со скоростью, несравнимой ни с какой другой технологией.
3. Бесконтактная резка
Бесконтактный режущий инструмент означает, что нет необходимости заменять режущий инструмент из-за износа. Нет необходимости учитывать твердость инструмента перед обработкой каждого нового материала, поскольку лазерные лучи могут прорезать многие типы материалов.
4. Высокая адаптивность и гибкость
Благодаря системе ЧПУ и автоматизации лазерные лучи можно настраивать и оптимизировать для резки сложных конструкций и замысловатых кромок. Компактная упаковка пучка с огромной мощностью приводит к минимальной зоне термического влияния, которая не деформирует форму конечного продукта.
5. Снижение энергопотребления
Станки с волоконным лазером потребляют на 50 % меньше энергии, чем станки для резки CO2. По сравнению с CO2-лазерами, волоконные лазеры не требуют сложного обслуживания и дорогостоящего ремонта. Конструкция более эффективна, компактна и имеет меньший углеродный след. Лазерным установкам CO2 требуется не менее 10 минут для прогрева перед обработкой материала. Напротив, волоконный лазерный станок может начать процесс немедленно.
Возможность быстрее обрабатывать различные материалы делает волоконные лазеры подходящими для крупных производителей и производителей.
6. Разнообразие материалов
Долгое время отражающие материалы представляли собой проблему для станков для лазерной резки. Тем не менее, волоконные лазеры могут эффективно обрабатывать материалы с высокой отражающей способностью, такие как алюминий, медь, серебро, золото и полированная нержавеющая сталь. Прошли те времена, когда лазерная резка не подходила для толстых листов. Благодаря широкому диапазону мощности лазера волоконные лазеры могут обрабатывать более толстые листы со скоростью, сравнимой с резкой лазером CO2.
Помимо металлов, волоконные лазеры могут обрабатывать акриловые материалы, полиоксиметилен, полиметилметакрилат, Lucite и каучук. Ознакомьтесь с нашей статьей для получения дополнительной информации о том, какие материалы можно или нельзя резать волоконными лазерами.
7. Дорогие инвестиции
Единственным недостатком станков для резки волоконным лазером являются их высокие инвестиционные затраты. Волоконный лазер в 2-3 раза дороже CO2. Но учитывая, что это всего лишь единовременная инвестиция, дающая гораздо более значительные преимущества, чем любая другая лазерная технология, волоконные лазеры в долгосрочной перспективе рентабельны.
Волоконные лазерные станки не требуют регулярного обслуживания или высоких эксплуатационных расходов. Волоконный лазер мощностью 3000 Вт потребляет примерно 10 кВт электроэнергии. С другой стороны, эквивалентная лазерная установка мощностью 4000 Вт будет потреблять энергию до 2 кВт. Это создает огромную разницу в годовых счетах за электроэнергию между обеими машинами.
Кроме того, благодаря эффективной конструкции волоконный лазер может работать всю жизнь.
Почему стоит выбрать Baison Laser для волоконной лазерной резки?
Baison Laser является экспертом в области производства высококачественных и надежных станков для лазерной резки волокон, подходящих для различных областей применения, таких как резка листового металла, формовка, протяжка, сверление и т. д.
Наши машины, изготовленные из материалов высочайшего качества и с применением передовых лазерных технологий, отвечают различным отраслевым требованиям. Более того, наши цены конкурентоспособны на рынке, а послепродажное обслуживание не имеет себе равных.
Наш различные каталоги включают в себя высокотехнологичные станки для резки, сварки, очистки и гравировки волоконным лазером.
Свяжитесь с нашей опытной технической командой, чтобы получить максимальную отдачу от затраченных средств. Получите предложение прямо сейчас и станьте частью семьи Baison Laser.
