Ontdek de voordelen van metalen lasersnijden: Precisie, kwaliteit en veelzijdigheid

Dit werkt niet alleen op staalplaten, maar ook op aluminiumplaten, zacht staal, roestvrij staal, om er een paar te noemen. Het lasersnijproces is zeer precies en levert een uitstekende snijkwaliiteit. Er is een zeer kleine snijbreedte en een kleine warmtebeïnvloede zone, en het maakt sneden in extremtgecompliceerde geometrieën, vormen en kleine gaten.

Velen weten misschien niet dat het woord "LASER" het acroniem is voor light amplification through stimulated emission of radiation (lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling). De echte vraag is: hoe kan puur licht door een staalplaat snijden? In dit artikel beantwoorden we deze en andere belangrijke vragen over metalen lasersnijders.

Een laserstraal is een kolom licht met een zeer hoge intensiteit, golflengte of kleur. In een typische CO2-laser ligt deze golflengte in het infrarode deel van het licht spectrum en is daarom onzichtbaar voor het menselijk oog. De lichtstraal is erg smal en bijna 10 mm in diameter wanneer deze door het bundelpad van de machine passeert.

Dit gebeurt via de laserresonator die de straal produceert. Er zijn veel manieren om het te reflecteren in de veelvoud van paden door veel spiegels of bundelbuigers. De uiteindelijke manier is dat het virtueel gefocusseerd wordt op het staalwerkstuk. Deze zeer intense laserstraal beweegt in een pad langs de zuigmond en richt zich dan op de plaat. Gecomprimeerd gas zoals zuurstof of stikstof stroomt ook door deze zuigmondopening.

De speciale lens voor laser

Een speciale lens of een gebogen spiegel kan worden gebruikt voor het fokussen van de laserstraal, en dit gebeurt in het lasersnijhoofd. De straal moet precies gefocusseerd zijn, zodat de vorm van het brandpunt en de energiedichtheid perfect rond en coherent zijn in dat punt en gecentreerd in de zuigmond.

De warmte dichtheid in dat punt is intens wanneer u een grote bundel op een enkel punt concentreert. Herinner u zich hoe u de zonstralen op een blad focust met een brandglas en hoe dit een brand kan veroorzaken. Nu, bedenk 6 kW energie op één plek te concentreren en u kunt u voorstellen hoe heet die plek wordt.

Snelle verwarming, smelting en gedeeltelijke of volledige verdamping van het materiaal wordt veroorzaakt door een hoge energiedichtheid. De warmte van de laserstraal is voldoende om een traditioneel "oxy-fuel" verbrandingsproces te starten bij het snijden van zacht staal, en het lasersnijgas is zuivere zuurstof, vergelijkbaar met een oxy-fuel brander.

De laserstraal smelt eigenlijk het materiaal bij het snijden van roestvrij staal of aluminium, en stikstof blaast het gesmolten metaal onder hoge druk uit de spleet.

Het snijhoofd wordt over een metalen plaat verschoven in de vorm van het gewenste onderdeel in een CNC-lasersnijder, waarmee een onderdeel van de plaat wordt afgesneden. Een zeer nauwkeurige afstand tussen de top van de zuigmond en de snijplaat wordt gehandhaafd door het capacitieve hoogtecontrolesysteem.

Deze afstand is belangrijk omdat het bepaalt waar het brandpunt is ten opzichte van het platte oppervlak. De kwaliteit van de snede kan worden beïnvloed door het brandpunt net boven het oppervlak van de plaat, op het oppervlak, of net onder het oppervlak te verplaatsen. Er zijn veel, veel andere parameters die ook de snijkwaliteit beïnvloeden. Echter, wanneer alle correct worden gecontroleerd, is lasersnijden een stabiel, betrouwbaar en hoogprecies snijproces.

Staal snijden met Oxy-fuel, plasma en lasersnijder

Er zijn veel manieren om zacht staalplaten te snijden die geschikt zijn voor automatisering. Echter, niet alle methoden zijn nuttig voor dunne platen, andere voor dikke platen. Sommige zijn snel, sommige langzaam. Sommige zijn goedkoop, andere duur. Er zijn precieze manieren en er zijn een paar manieren die onnauwkeurig zijn.

Laten we nu de sterke en zwakke punten van elk proces vergelijken, en daarna een paar criteria opsommen die kunnen worden gebruikt om te beslissen welk proces het beste is voor uw toepassing.

Zuurstof en oxy-fuel

Snijden met een zuurstof- of vlammenbrander is verreweg het oudste snijproces dat op zacht staal kan worden toegepast. Het wordt over het algemeen angenommen dat het een eenvoudige procedure is en dat de apparatuur en accessoires relatief goedkoop zijn. De oxy-fuel brander kan door een erg dikke plaat snijden, wat voornamelijk beperkt wordt door de hoeveelheid toegevoerde zuurstof.

Het is niet ongebruikelijk om 36 en zelfs 48 inch staal te gebruiken bij een zuurstofbrander. Echter, wanneer het gaat om het profileren van staalplaten, wordt het grootste deel van het werk uitgevoerd op een plaat van 12 inch dik en dunner. Een correct afgestelde oxy-fuel brander zorgt voor een gladde, vierkante snijvlak. Er is weinig slak aan de onderkant en de voorverhittingsvlam is alleen lichtjes afgerond aan de bovenzijde. Dit oppervlak is ideaal voor veel toepassingen zonder verdere behandeling.

Hoe zit het met nuttig plasma snijden?

Plasma- of gassnijden is ideaal voor platen dikker dan 1 inch, maar kan tot ongeveer 1/4 inch dik worden gebruikt met enige moeite. Dit is een relatief langzaam proces dat ongeveer 20 inch per minuut doet op 1 inch materiaal. Een ander groot voordeel van zuurstofsnijden is dat u gemakkelijk met meerdere branders tegelijk kunt snijden, wat uw productiviteit verhoogt.

Plasma snijden is een prachtig proces voor het snijden van zacht staalplaten dat veel hogere snelheden biedt dan zuurstofsnijden, maar een bepaalde randaaliteit vereist. Plasma is hier moeilijk. Randaaliteit heeft een goed punt, typisch tussen ongeveer 1/4" en 1.5" afhankelijk van de snijstroom.

De algemene vierkantheid van de randen begint te verslechteren naarmate de plaat erg dun of erg dik wordt, hoewel de randaanheid en slakprestaties nog steeds vrij goed kunnen zijn.

Plasma apparatuur kan duur zijn vergeleken met een oxy-fuel brander, omdat een compleet systeem een stroomvoorziening, een waterkoeler (in systemen boven ongeveer 100A), een gasregelaar, branderkabels, gecombineerde slangen en kabels, en de brander zelf vereist.

Echter, de verhoogde productiviteit van plasma ten opzichte van zuurstofbrandstof zal de systeemkosten snel terugverdienen. U kunt met meerdere branders tegelijk plasma snijden, maar dit gaat meestal met additionele kosten beperkt tot twee branders. Sommige klanten kiezen ervoor om wel drie of vier plasma systemen op één machine te hebben.

Echter, dit zijn meestal high-end fabrikanten die grote hoeveelheden van dezelfde onderdelen snijden om de productielijn aan te drijven.

Lasersnijden is het beste!

Het lasersnijproces is geschikt voor het snijden van zacht staal tot 1,25 inch dik. Met uitzondering van de 1-inch barrière, moet alles in orde zijn voor betrouwbare werking, inclusief het materiaal (laserstraal), gaszuiverheid, zuigmondtoestand en straalkwaliteit.

De laser is geen erg snel proces, aangezien zacht staal eigenlijk gewoon een verbrandingsproces is dat de extreme hitte van een gefocusde laserstraal gebruikt in plaats van een voorverwarmde vlam. Daarom is de snelheid beperkt door de snelheid van de chemische reactie tussen ijzer en zuurstof. Echter, de laser is een zeer precies proces.

Het creëert een zeer smalle snijbreedte en kan daarom zeer precieze contouren en exacte kleine gaten snijden. Randaaliteit is meestal heel, heel goed, met zeer weinig tandvorming en nalooplijnen, zeer vierkante randen, en weinig of geen schurft.

Een ander groot voordeel van het laserproces is de betrouwbaarheid. De levensduur van de verbruiksgoederen is erg lang en de automatisering van de machine is erg goed, zodat veel lasersnijbewerkingen "met het licht uit" kunnen worden uitgevoerd. Stel u voor: een enorme 250 bij 1000 mm staalplaat van 1/2 inch dik op de tafel laden, op de startknop drukken, en dan naar huis rijden voor de avond. Als u 's ochtends terugkomt, kunt u honderden stukken gesneden hebben en klaar om te lossen.

Vanwege de complexiteit van de straallevering, zijn CO2-lasers niet geschikt voor snijden met meerdere hoofden op dezelfde machine. Echter, met vezellasers is het mogelijk om met meerdere hoofden te snijden.