LaserTeknologi

I moderne bearbeiding av platestål tilbyr laserteknologi enestående presisjon og kuttetakt når man former en rekke ulike materialer. Ettersom industrien fortsetter å omfavne allsidigheten i laserskjæringsteknologi, blir det stadig viktigere å optimalisere hastighet og effektivitet. Fra råmateriale til ferdig produkt innebærer laserskjeringsprosessen et komplekst samspill av faktorer. En full forståelse av de viktige faktorene som påvirker laserskjeringshastighet og effektivitet er avgjørende, fra materialenes iboende egenskaper til den komplekse konfigurasjonen av skjæreverktøyet.

I denne artikkelen utforsker vi omfattende de viktigste faktorene som påvirker hastighet og effektivitet i laserhåndtering, og forklarer kompleksiteten til materialer, laserparametere, skjæreforhold, maskinkonfigurasjon og designoverveielser. Denne gjennomgangen gir brukerne verdifulle innsikter som gjør det mulig å utnytte potensialet til laserhåndteringsteknologi fullt ut og drive innovasjon i metallbearbeidingsprosesser.

Laserhastighet og effektivitet

Kuttets hastighet for en laser­skjære­maskin er et viktig aspekt for mange prosess­bedrifter, fordi den bestemmer produksjons­effektiviteten. Med andre ord, jo raskere hastighet, desto høyere total produksjon. Laser­skjæring er en kompleks produksjons­teknologi som er avhengig av en nøyaktig balanse av flere faktorer for å oppnå optimal hastighet og effektivitet. Materiale­egenskaper, slik som sammensetning, tykkelse og overflate­tilstand, påvirker alle skjære­parametrene. Laser­parametre, inkludert effekttetthet, stråle­kvalitet og brennvidde, bestemmer presisjonen og effekten av kuttet. Valg av skjære­forhold, slik som hastighet og assist­gass, spiller en avgjørende rolle for å forbedre skjære­effektiviteten. Maskinfaktorer, som system­konfigurasjon og vedlikehold, bidrar i stor grad til den totale ytelsen. Videre påvirker design­overveielser, slik som geometrisk kompleksitet og nesting-optimisering, også skjære­hastighet og effektivitet. Ved fullstendig å forstå og optimere disse faktorene, kan produsenter forbedre hastighet, presisjon og effektivitet i laser­skjære­prosessen, og dermed øke produktivitet og konkurransekraft.

De viktigste faktorene som påvirker laserskjærehastighet

Avansert skjæret teknologi har drevet rask utvikling i laserskjæreindustrien og betydelig forbedret kvaliteten og stabiliteten til laserskjæremaskiner. Under prosessen påvirkes laserskjærehastigheten av faktorer som prosessparametere, materiellkvalitet, gassrenhet og strålekvalitet. Dyptgående forskning på kompleksiteten i denne endringsprosessen avdekker de omfattende vurderingene brukere må ta hensyn til nøye. Her utforsker vi de viktigste faktorene som betydelig påvirker laserskjærehastighet og effektivitet.

Laserparametere

• Effekttetthet: Lasereffekttetthet bestemmes av effekten til laserstrålen fokusert på et gitt areal, noe som direkte påvirker skjærehastighet og effektivitet. Høyere effekttetthet tillater raskere skjærehastigheter, men krever nøyaktig kalibrering for å unngå materielskader.

• Bjelkekvalitet: Kvaliteten på laserstrålen, inkludert faktorer som divergens, mønster og bølgelengde, påvirker nøyaktigheten og effektiviteten ved skjæring. En høykvalitetsstråle sikrer jevn energifordeling, noe som resulterer i renere skjæringer og høyere effektivitet.

• Brennvidde: Laserlinsens brennvidde bestemmer størrelsen og dybden til stråleflekken. Valg av optimal fokus sikrer presis energilevering til skjæreoverflaten, og maksimerer dermed effektiviteten uten å ofre kvaliteten.

Materialegenskaper

• Materialetype: Typen materiale som skal skjæres, spiller en viktig rolle for hastigheten og effektiviteten ved laserskjæring. Myke materialer er relativt enkle å skjære med laser og skjæres forholdsvis raskt. Harde materialer krever lengre prosesseringstid. Metaller som rustfritt stål, aluminium og karbonstål har ulik varmeledningsevne, smeltepunkter og refleksjonsegenskaper, alle faktorer som påvirker hvordan de reagerer på laserskjæring. For eksempel er det mye tregere å skjære stål enn aluminium.

• Tykkelse: Materialetykkelse påvirker direkte kuttets hastighet og effektivitet. Tykkere materialer krever mer energi og tid å skjære enn tynnere materialer. For å oppnå optimale resultater ved ulike tykkelser, må laserstyrke, brennvidde og kuttet hastighet justeres.

• Overflatebetingelser: Overflater med uregelmessigheter (som rust, oksidasjon eller belegg) kan påvirke kvaliteten og hastigheten ved laserskjæring. For effektiv skjæring kan det være nødvendig å forberede overflaten ved rengjøring eller overflatebehandling.

Faktorer knyttet til laserskjæremaskin

• Laseranleggets konfigurasjon: Design og funksjonalitet til laserskjæremaskinen, inkludert stråledistributionsystem, bevegelseskontroll og automatiseringsfunksjoner, kan påvirke kuttets hastighet og presisjon. Fremdrift innen moderne laserteknologi har økt prosesseringshastighet og nøyaktighet.

• Vedlikehold og kalibrering: Regelmessig vedlikehold, kalibrering og justering av laser-skjæreutstyr hjelper til med å sikre stabil ytelse og forlenge maskinens levetid. Å unnlate vedlikehold kan føre til redusert skjæreeffektivitet, økt nedetid og kostbare reparasjoner.

Skjæringsbetingelser

• Skjærehastighet: Farten som laserstrålen beveger seg over materialeoverflaten, påvirker skjæreeffektiviteten i stor grad. Å finne rett balanse mellom skjærehastighet og effekt hjelper til med å oppnå ønsket resultat og minimere prosesseringstid.

• Valg av assistgass: Assistgasser som oksygen, nitrogen eller komprimert luft bidrar til fjerning av materiale og kjøling under laserkapping. Valget av assistgass avhenger av materialtype, tykkelse og ønsket kantkvalitet. Jo høyere trykk på assistgassen, jo høyere gassrenhet, og jo færre urenheter festes til materialet, og jo jevnere blir skjærekanter. Generelt sett kutter oksygen raskere, mens nitrogen gir bedre kvalitet og er mindre kostbart. Forskjellige gasser gir varierende grad av kappeffektivitet og renhet.

• Dysedesign og justering: Riktig dysedesign og justering hjelper til med å dirigere den sekundære gassstrømmen og opprettholde en optimal avstand mellom dysen og materialet. Feil justering eller slitt dys kan føre til redusert kappeffektivitet og kvalitet.

Skjæringsbetingelser

• Skjærehastighet: Farten som laserstrålen beveger seg over materialeoverflaten, påvirker skjæreeffektiviteten i stor grad. Å finne rett balanse mellom skjærehastighet og effekt hjelper til med å oppnå ønsket resultat og minimere prosesseringstid.

• Valg av assistgass: Assistgasser som oksygen, nitrogen eller komprimert luft bidrar til fjerning av materiale og kjøling under laserkutteprosessen. Valget av assistgass avhenger av materialtype, tykkelse og ønsket kantkvalitet. Jo høyere trykk på assistgassen, jo høyere gassrenhet, noe som reduserer forurensninger som festes til materialet og gir en jevnere kantsnitt. Generelt sett skjærer oksygen raskere, mens nitrogen gir bedre kvalitet og er mindre kostbart. Forskjellige gasser gir varierende grad av skjæreffektivitet og renhet.

• Dysedesign og justering: Riktig dysedesign og justering hjelper til med å dirigere den sekundære gassstrømmen og opprettholde en optimal avstand mellom dysen og materialet. Feil justering eller slitt dyse kan føre til redusert skjæreffektivitet og kvalitet.

Miljømæssige Faktorer

• Temperatur og fuktighet: Omegivende temperatur og fuktnivåer kan påvirke ytelsen ved laserkapping. Ekstreme temperaturer eller høy fuktighet kan forårsake materiell deformasjon eller forstyrre laserstrålens utbredelse, noe som påvirker kapphastighet og kvalitet.

• Luftkvalitet: Luftbårne forurensninger, som støv eller partikler, kan forstyrre laserkappingsoperasjoner. Vedlikehold av ren luft i kappemiljøet hjelper til med å forhindre dysespretting og sikrer konsekvent kappeeffektivitet.

Utformingsoverveiningar

• Geometrisk kompleksitet: Komplekse design med skarpe hjørner, små detaljer eller smale toleranser kan kreve lavere kapphastigheter for å opprettholde nøyaktighet og kantkvalitet. Avansert CAD-programvare kan optimere kappebaner for komplekse geometrier, noe som forbedrer total effektivitet.

• Nesting-optimalisering: Ved å effektivt utnytte materiale ved hjelp av nesting-optimaliseringsprogramvare, kan du minimere materialavfall, redusere skjæretid og til slutt forbedre den totale prosesseffektiviteten. Nesting-algoritmer ordner deler på den mest plassbesparende måten, og maksimerer dermed materialutnyttelsen.

• Krav til kantbehandling: Krav til kvalitet på kanten (enten den er glatt, ru eller fri for burrer) påvirker skjæreparametere og hastigheter. Justeringer kan være nødvendig for å oppfylle spesifikke krav til overflatekvalitet, slik at det endelige produktet møter kvalitetsstandarder.

• I den komplekse prosessen med laserskjæring må produsenter nøye vurdere og balansere disse faktorene for å realisere det fulle potensialet i denne avanserte teknologien. En detaljert forståelse av materialinteraksjoner, laserdynamikk, skjæreforhold, maskinkonfigurasjon, miljøpåvirkninger og designkompleksitet kan bidra til å oppnå optimal hastighet og effektivitet i laserskjæring i moderne produksjon.

Hvordan øke hastigheten i laserskjæring

1. Velg riktig materiale

Å velge materialer som er lettere å skjære kan forbedre skjæreeffektiviteten.

2. Juster laserstyrken riktig

Justering av laserstyrke påvirker betydelig hastigheten ved laserskjæring. Derfor er det viktig å justere laserstyrken riktig for ulike materialer og tykkelser for å øke skjærehastigheten.

3. Bruk en høykvalitets laser

Laserkvalitet påvirker også betydelig hastigheten ved laserskjæring. Å bruke en laser med høyere kvalitet kan forbedre skjæreeffektiviteten og redusere skjæretiden.

4. Vedlikehold utstyret

Å regelmessig vedlikeholde og servicere laserskjæremaskinen din for å holde den i optimal driftstilstand, vil hjelpe til med å forbedre skjærehastighet og effektivitet.

Forholdet mellom laserstyrke, materietilstand og hastighet ved laserskjæring

Tidligere har vi diskutert faktorene som påvirker hastigheten ved laser-skjæring, inkludert materialeegenskaper og effekt fra laserkilden. Nedenfor bruker vi et diagram for å illustrere maksimal skjæretykkelse og tilhørende skjærehastighet for Raycus 1000W–15000W fiberlasere og IPG 1000W–12000W fiberlasere.

Raycus skjærehastighet – karbonstål

Fiberlaser skjæretykkelse og hastighetsparametere (Raycus/karbonstål/1000W–4000W)

Fiberlaser skjærestyrke og hastighetsparametere (Raycus/kullstål/6000W-15000W)

IPG kuttetakt - karbonstål

Fiberlaser skjæregenskaper og hastighetsparametere (IPG // 1000W-4000W)

Fiberlaser skjærestyrke og hastighetsparametere (Raycus/kullstål/6000W-15000W)

IPG-skjærehastighet – Karbonstål

Fiberlaser skjæregenskaper og hastighetsparametere (IPG // 1000W-4000W)

Fiberlaser skjæregenskaper og hastighetsparametere (IPG/karbonstål/6000W-12000W)

Som vist i diagrammet, kan vi se tykkelse- og hastighetsparameterne for 1000W, 1500W, 2000W, 3000W, 4000W, 6000W, 8000W, 10000W, 12000W og 15000W fiberlaser skjæremaskiner.

Tar vi karbonstål som eksempel, kan en 1000W Raycus fiberlaser skjæremaskin skjære 3 mm tykt karbonstål med en maksimal skjærehastighet på 3 meter per minutt.

En 1500W fiberlaser skjæremaskin kan skjære 3 mm tykt karbonstål med en maksimal skjærehastighet på 3,6 meter per minutt.

Ved å bruke IPG-diagrammet ovenfor, kan vi sammenligne parameterne til ulike laserskjæremaskiner når de skjærer samme materiale. For eksempel:

En 1000W laserskjæremaskin kan skjære 3 mm tykt karbonstål med en maksimal hastighet på 3,3 meter per minutt.

En 1500W laserskjæremaskin kan skjære 3 mm tykt karbonstål med en maksimal hastighet på 3,9 meter per minutt.

Raycus kuttetakt - rustfritt stål

Fiberlaser kuttetykkelse og hastighetsparametere (Raycus/rustfritt stål/1000W-4000W)

Fiberlaser kuttetykkelse og hastighetsparametere (Raycus/rustfritt stål/6000W-15000W)

IPG kuttetakt - rustfritt stål

Fiberlaser kuttetykkelse og hastighetsparametere (IPG/rustfritt stål/1000W-4000W)

Fiberlaser kuttetykkelse og hastighetsparametere (IPG/rustfritt stål/6000W-12000W)

La oss nå se nærmere på parameterne for å kutte rustfritt stål.

Med en 1000 W fiberlaser kuttmaskin kan du kutte 3 mm tykt rustfritt stål med en maksimal hastighet på 3 meter per minutt.

Med en 1500 W fiberlaser kuttmaskin kan du kutte 3 mm tykt rustfritt stål med en maksimal hastighet på 4,5 meter per minutt.

For 5 mm tykt rustfritt stål kan en 1000 W fiberlaser-skjæremaskin oppnå en maksimal skjærehastighet på 0,6 meter per minutt, mens en 1500 W laser-skjæremaskin kan oppnå en maksimal skjærehastighet på 1,5 meter per minutt.

Ved å sammenligne disse parameterne er det klart at høyere effekt gir raskere skjærehastigheter når samme materialetype og tykkelse brukes.

Påvirkningen av laserskjærehastighet på skjære kvalitet

1. Når skjærehastigheten er for rask, klarer gassen som er koaksial med strålen ikke å fjerne alt skjæreavfallet fullstendig. Smeltet materiale samler seg og størkner langs nedre kant, og danner slagger som er vanskelige å fjerne. For rask skjæring kan også føre til ufullstendig skjæring av materialet, med en viss tykkelse av vedhefting i bunnen, vanligvis veldig liten, og som må fjernes manuelt med hammer.

2. Når kuttet hastighet er passende, forbedres kuttkvaliteten med små og jevne kutt, en glatt og burrfri kuttflate, og uten helhetlig deformasjon av arbeidsstykket, slik at det kan brukes uten ytterligere behandling.

Når kuttet hastighet er for treg, holder den høyenergetiske laserstrålen til i hver sone for lenge, noe som fører til en betydelig varmeeffekt. Dette kan føre til stor over-smelting på motsatt side av kuttet, over-smelting over kuttet, og renne under kuttet, noe som resulterer i dårlig kuttkvalitet.

Konklusjon

Laserkuttingshastighet påvirker både effektivitet og kvalitet. Derfor bør produsenter forstå faktorene som påvirker laserkuttingshastighet. Å forstå laserkuttingshastighet kan forbedre hastigheten, presisjonen og effektiviteten i laserkutteprosessen, og dermed øke produksjonskapasiteten og konkurransedyktigheten.