Vlakno protiv CO2: Definitivan vodič za usporedbu za kupce laserskih rezača

Kako djeluju laseri od vlakana i CO2: Osnovne razlike u fizici i inženjerstvu za Fiber Laser Rezanje Strojeva

Valna dužina i apsorpcija: Zašto vlakna učinkovito režu metal, dok CO2 nadmašuje organske tvari

Talasna dužina kojom laser djeluje igra ključnu ulogu u interakciji s materijalima. Laseri s vlaknima rade oko 1,06 mikrometara, što je dio bliskog infracrvenog spektra. Ova talasna dužina je prilično dobro apsorbirana slobodnim elektronima na metalnim površinama. Zato su ovi laseri tako dobri u rezanju čelika, nehrđajućeg čelika, aluminija i bakra brzo i učinkovito. S druge strane stvari, CO2 laseri rade na oko 10,6 mikrometara, spadajući u srednji infracrveni raspon. Ova duljina valova zapravo odgovara vibracijama koje se nalaze u organskim molekulama. Zbog toga, oni su vrlo dobro na materijalima kao što su drvo, akril, koža i razni kompozitni materijali gdje stopa apsorpcije često prelazi 95 posto. Većina metala odbija više od 90% zračenja od 10,6 mikrometara, dok ne-metalni materijali mogu odražavati čak 40% svjetlosti od 1,06 mikrometara. Postoji očita razlika između onoga što svaki tip može učiniti, sve što proizlazi iz osnovnih načela ponašanja svjetlosti.

Arhitektura laserskog izvora: Diodno pumpijani ojačači vlakna protiv RF-izbuđenih cijevi za pražnjenje plina

Laseri s vlaknima rade tako što pumpaju energiju u silicijska vlakna dopirana iterbijem koristeći visoko učinkovite diode. Rezultat je pojačana svjetlost koja putuje duž fleksibilnog optičkog puta integriranog u valovode. Što je posebno u ovim laserima? Njihova čvrsta konstrukcija znači da ne trebaju optičke uređaje, ogledala ili one dosadne gasove. Ova postavka pruža impresivnu učinkovitost zaslona preko 30% plus stvarno dobar kvalitet zraka koji se ističe u usporedbi s drugim opcijama. S druge strane, CO2 laseri funkcioniraju sasvim drugačije. Oni se oslanjaju na RF uzbuđene gasne cijevi za pražnjenje koje sadrže mješavinu CO2, dušika i helija. Kada struja udari u ovu gasnu mješavinu, pokreće uzbudljive vibracije u molekulama CO2 koje zatim proizvode fotone. Ovi fotoni odbijaju unutar zrcaljene rezonancijske šupljine dok ne pobjegnu kao laserska svjetlost. Ali ima i zamka. Za održavanje tih sustava potrebno je pažljivo usporediti zrcalo, redovito puniti plin i kontrolirati nakupljanje toplote. Sve su to čimbenici koji doprinose znatno manjoj učinkovitosti između 10 i 15%, a da ne spominjemo značajno povećane potrebe za održavanjem tijekom vremena.

U skladu s člankom 3. stavkom 1.

Metali (čelični, nerđajući, aluminijumski)

Laserski rezači vlakana su se danas prilično proširili u tvornicama metala. Kada govorimo o sustavima visoke snage iznad 15 kW, oni mogu rezati kroz ugljični čelik debljine do 30 mm, rukovati nerđajnim čelikom do oko 25 mm, i čak upravljati aluminijumskim pločama debljine 12 mm. Za tanje materijale ispod 6 mm, laseri s vlaknima obično rade oko 3 do 5 puta brže u usporedbi s tradicionalnim CO2 laserima jer metali bolje apsorbiraju svjetlost na toj talasnoj dužini od 1,06 mikrometara. Ali stvari postaju komplicirane kada debljina materijala pređe 12 mm. Krajevi jednostavno ne izgledaju tako čisto više. Šire se od 15 do 30%, oznojenije uglovi su više od 2 stupnja, a te dosadne komade topljenog metala, koje se zovu dros, češće se drže reznice. Kako bi se izborili s tim, operatori obično moraju usporiti brzinu unosa, povećati pritisak pomoćnog plina i ponekad se okrenuti dodatnom poliranju ili brušenju za gotov izgled.

Ne-metali (drvo, akril, kompozitni materijali)

Većina lasera ne radi dobro s nemetaličnim materijalima. Na oko 1,06 mikrona, ovi laseri imaju tendenciju da odbijaju od površina koje slabo provode struju kao što su drvo, akril i kompozitni materijali napravljeni od slojeva. Što se događa sljedeće nije lijepo bilo. Energija se ne spaja s materijalom. Akril se ugljenjuje ili gori na nepredvidive načine, ostavljajući za sobom rastopljene ili maglovite ivice umjesto glatke obrade moguće s CO2 laserima. Plastike ojačane vlaknima često pate od problema s odvajanjem slojeva. To je mjesto gdje CO2 laseri stvarno sjaji. Njihova valna dužina je oko 10,6 mikrona što znači da ih više od 98 posto apsorbira organski materijal. To stvara čistije rezove kroz ispiranje umjesto topljenja, uz vrlo malo topline koja se širi izvan područja rezova. Radnje koje se bave raznim vrstama materijala bi trebalo ozbiljno razmotriti da bi CO2 lasere bile dostupne za one poslove gdje vlakna jednostavno ne mogu.

Brzina, preciznost i toplinski učinak rezanja: Usporedbe performansi u stvarnom svijetu

U slučaju da je to potrebno, u slučaju da je to potrebno, potrebno je utvrditi i utvrditi razinu i veličinu vozila.

Kada se radi s provodnim metalima tanjim od 6 mm, laseri od vlakana stvarno sjaje u usporedbi s CO2 alternativama, obično smanjujući vrijeme obrade za oko tri do pet puta. Zašto? Bolje stope apsorpcije materijala u kombinaciji s sposobnošću stvaranja mnogo tanjih žarišta u rasponu talasnih duljina od 1,06 mikrometara. Stvari postaju zanimljive kada se radi o materijalima debljine oko 12 mm. Za neke ne-reflektorske nemetalne tvari kao što su akrilne ploče od 15 mm ili ploče od vlakana srednje gustoće (MDF), tradicionalni sustavi CO2 zapravo mogu bolje raditi za oko 15 do 20 posto. To se događa zato što ti fotoni duže valne dužine prodiru dublje i ravnomjernije se šire kroz te materijale na njihovom karakterističnom podešavanju od 10,6 mikrometara.

U slučaju da se ne primjenjuje primjena ovog članka, za određene vrste proizvoda, primjenjuje se sljedeći kriterij:

Laseri s vlaknima stvaraju mnogo uskije reznice i gotovo vertikalne rezove pri radu s tankim metalima jer imaju veću svjetlost i mogu usredotočiti svjetlost tako usko. Način na koji ovi laseri koncentrirati svoju energiju rezultira u toplinski pogođenom zoni (HAZ) koja je oko 60% manja u usporedbi s CO2 lasere na nehrđajućim čelikovima manje od 6 mm debljine. To je vrlo važno kako bi se očuvala izvorna mikrostruktura metala i održala njegova otpornost na koroziju. S druge strane, CO2 laseri nisu tako precizni s metalima, ali rade jako dobro za deblje plastike preko 8 mm gdje ostave glatke, sjajnije rubove. Također imaju tendenciju proizvoditi manje otpada pri sečenju organskih materijala jer materijal ima tendenciju da se tijekom procesa čistije ispari.

Ukupni troškovi vlasništva: ekonomija laserskih rezača vlakana u odnosu na CO2

U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EU) br. 528/2012

Strojevi za rezanje vlakenovog lasera obično koštaju oko 15 do 25 posto više u odnosu na slične CO2 sustave, ali mnoge trgovine smatraju da nadoknađuju ovaj dodatni trošak boljim svakodnevnim radom. Ovi laseri od vlakana zapravo koriste oko 30 do 50% manje energije. Dok ih je pokretanje koštalo otprilike 80 centi na sat, CO2 strojevi mogu raditi bilo gdje od 2,50 do preko 3 dolara na sat radeći isti posao. To je zato što laseri s vlaknima pretvaraju struju u svjetlost puno učinkovitije, postižući više od 30% učinkovitosti u usporedbi s samo 10 do 15% za tradicionalne CO2 jedinice. Održavanje je još jedan veliki plus za tehnologiju vlakana. Nema osjetljivih ogledala koja trebaju stalno čišćenje ili poravnanje, nema kompliciranih mješavina plina za koje bi se brinula o punjenju, a te diodne pumpe traju mnogo dulje od standardnih CO2 cijevi koje treba zamijeniti svakih 20.000 do 40.000 sati. Većina radnji troši između 3 i 8% vrijednosti svojih strojeva na godišnje održavanje, ali laseri s vlaknima rijetko uzrokuju neočekivane isključenja zahvaljujući njihovoj čvrstoj konstrukciji i prirodi samo-usmjeravanja. A kada pogledamo brzinu obrade na tanjim materijalima, laseri od vlakana režu 3 do 5 puta brže od CO2 ekvivalenta. Za većinu tvrtki za proizvodnju metala to znači da će se početna ulaganja vratiti u roku od jedne do dvije godine.

Česta pitanja

1. Koji se materijali najbolje režu vlaknena lasera?
   Laseri s vlaknima izvrsno se uklanjaju u rezanje metala kao što su čelik, nehrđajući čelik, aluminij i bakar, posebno za materijale do debljine 30 mm.
2. Zašto se CO2 laseri preferiraju za sečenje nemetala?
   CO2 laseri rade na talasnoj dužini koja dobro apsorbira organske materijale poput drveta, akrila i kompozitnih materijala, što ih čini idealnim za rezanje takvih materijala glatkim rubovima.
3. Kako se laseri s vlaknima uspoređuju s CO2 laserima u pogledu brzine?
   Laseri s vlaknima mogu rezati tanke metale tri do pet puta brže od lasera s CO2 zbog bolje apsorpcije materijala i čvršće fokusacije na talasnoj dužini od 1,06 mikrometara.
4. Koje su razlike u održavanju između lasera s vlaknima i CO2 lasera?
   Laseri s vlaknima zahtijevaju manje održavanja, jer imaju dizajn u čvrstom stanju bez ogledala ili plinskog punjenja. Također imaju koristi od dužeg trajanja diode u usporedbi s CO2 laserima.
5. Koje su troškove korištenja lasera od vlakana?
   Unatoč većim početnim troškovima, laseri s vlaknima nude nižu potrošnju energije i troškove održavanja, što često dovodi do povratnog dobiti unutar jedne do dvije godine.