Kategoria: Cięcie laserem

11 maja 2020 Wyłącz

O zaletach i metodach cięcia laserowego

przez Tomasz

Cięcie laserem zalicza się do procesów rozdzielania termicznego. Jak dotąd, jest to najnowocześniejsza poznana metoda obróbki materiału znajdująca zastosowanie w wielu branżach. W przemyśle najczęściej używa się tę technologię do drążenia otworów, obróbki powierzchniowej czy znakowania. To rozwiązanie nadaje się wszędzie tam, gdzie wymagana jest precyzja i dokładność.

Technologia cięcia laserowego

Czynnik tnący wykorzystywany w procesie obróbki materiału to wiązka laserowa, czyli strumień światła o ściśle określonej długości fali. Ma ona za zadanie skupić dużą ilość energii na danym obszarze i go rozgrzać. W konsekwencji nagrzany fragment ulega stopieniu lub odparowaniu. Rozpoczęcie całego procesu następuje, gdy promień laseru wniknie w dany punkt. Wówczas zachodzi rozdzielenie materiału. W celu usprawnienia procesu stosuje się gazy techniczne.

Do czego używa się wiązki laserowej?

Często panuje błędne przekonanie, że lasera można używać jedynie do cięcia stali. Jednak okazuje się, że wiązka laserowa może zostać zogniskowana również na materiałach niemetalicznych, takich jak np.: pleksi czy drewno, a nawet szkło, ceramika, tekstylia i papier.

Dlaczego laser jest tak często wykorzystywany w procesie cięcia?

Zalety tego rozwiązania to przede wszystkim:

  • wysoka precyzja,
  • brak konieczności wykonywania obróbki końcowej,
  • ekonomiczne wykorzystanie materiału,
  • wysoka powtarzalność procesu,
  • technologia znajduje zastosowanie w przypadku wszelkiego rodzaju tworzyw.

3 metody cięcia laserowego

Spalanie

Sposób ten sprowadza się do tego, że materiał zostaje poddany działaniu zogniskowanej wiązki, która wypala go poprzez strumień mieszaniny gazów (w głównej mierze przez tlen). Ta metoda stosowana jest do obróbki metali i innych materiałów spalających się w wysokiej temperaturze.

Stapianie

Cięcie przez topnienie i wydmuchiwanie wykonuje się, gdy mamy do czynienia z metalami, a przede wszystkim ze stalą nierdzewną. Opiera się na działaniu zogniskowanej wiązki, która powoduje topnienie materiału. Fragment jest następnie usuwany strumieniem gazu obojętnego.

Sublimacja, czyli cięcie przez odparowanie

Technologia, którą stosuje się do obróbki materiałów nie ulegających topnieniu, a więc drewna oraz tworzyw sztucznych. Tak jak w poprzednich przypadkach, na materiał działa zogniskowana wiązka, która sprawia, że ulega on odparowaniu w atmosferze gazu obojętnego.

Biznes zdjęcie utworzone przez pressfoto - pl.freepik.com
9 maja 2020 Wyłącz

Cięcie laserem – metody i materiały

przez Tomasz

Cięcie laserowe to technologia wykorzystująca laser do obróbki materiałów. Choć zwykle używany do produkcji przemysłowej, dzięki obniżeniu kosztów zaczyna być coraz częściej wykorzystywany przez szkoły, małe firmy i hobbystów. Polega ono na precyzyjnym kierowaniu wiązki lasera dużej mocy na materiał wzdłuż linii cięcia połączonym z usuwaniem materiału. Optyka laserowa połączona z komputerowym sterowaniem CNC przemieszczają albo głowicę tnąca, albo obrabiany materiał. W zależności od obrabianego materiału ten topi się, pali, odparowuje lub jest wydmuchiwany przez strumień gazu, pozostawiając krawędź cięcia o wysokiej jakości wykończenia powierzchni.

Odrobina historii cięcia laserem

Po raz pierwszy cięcie laserem wykorzystano w połowie lat 60. XX w. do wiercenia otworów w matrycach diamentowych, zaś z początkiem lat 70. cięcie tlenowe wspomagane wiązką laserową wprowadzono w przemyśle lotniczym do cięcia tytanu. Jednocześnie rozwijano metody cięcia niemetali laserami CO2.

Metody cięcia laserowego

Istnieje wiele różnych metod cięcia za pomocą lasera. Wynika to między innymi ze zróżnicowanej gamy materiałów, jakie można w ten sposób obrabiać. Należą do nich odparowywanie, topienie i wydmuchiwanie, pękanie pod naprężeniem termicznym, rysowanie, cięcie na zimno i stabilne cięcie laserem.

Cięcie przez odparowanie (vaporization cutting) ogniskuje wiązkę lasera ogrzewając powierzchnię obrabianego materiału do temperatury wrzenia tworząc zagłębienie. W jego obrębie dochodzi do nagłego wzrostu absorpcji energii i szybkiego pogłębienia otworu. Gdy ten pogłębia się, wytwarzane opary erodują stopione ściany, wydmuchując opary materiału i dalej pogłębiając otwór. Metodę tę stosuje się do materiałów, które się nie topią, takich jak drewno, węgiel i termoutwardzalne tworzywa sztuczne.

W procesie topienia i rozdmuchiwania (melt and blow) lub stapiania (fusion cutting) wiązce lasera towarzyszy strumień gazu pod wysokim ciśnieniem, który wydmuchuje stopiony materiał z obszaru cięcia. Znacząco zmniejsza to wymagania dotyczące mocy lasera. Materiał zostaje podgrzany do temperatury topnienia, a następnie strumień gazu wydmuchuje stopiony materiał ze szczeliny, unikając konieczności dalszego podwyższania temperatury. Ten rodzaj obróbki stosuje się przede wszystkim do metali.

Kruche materiały, takie jak szkło, są szczególnie wrażliwe na pękanie termiczne. Cechę tę wykorzystuje się do cięcia metodą pękania naprężeniowego (thermal stress cracking). Wiązka lasera zostaje punktowo skupiona, obrabiany materiał rozszerza się i pęka, a pęknięcie takie jest dalej sterowane przesunięciem wiązki.

Do oddzielania chipów mikroelektronicznych na waflach krzemowych służy laser pulsacyjny Nd: YAG, którego długość fali jest zbliżona do pasma przerwy energetycznej.

Cięcie reaktywne (reactive cutting) określane również jako „laserowe cięcie ze stabilizowanym spalaniem”oraz „cięciem płomieniem” przypomina cięcie palnikiem tlenowym, tu jednak wiązka laserowa stanowi źródło zapłonu. Najczęściej stosowane jest do cięcia stali węglowej o grubości powyżej 1 mm. Proces ten można wykorzystać do cięcia bardzo grubych blach stalowych przy stosunkowo małej mocy lasera.

Cięcie laserem to jednak z najbardziej uniwersalnych metod obróbki, posiadająca wiele zalet – do których należy zaliczyć jakość uzyskanych powierzchni cięcia i praktyczny brak zużywania się narzędzia tnącego.

Biznes zdjęcie utworzone przez pressfoto - pl.freepik.com
6 maja 2020 Wyłącz

Dlaczego cięcie laserem jest tak dokładne?

przez Tomasz

Dlaczego cięcie laserem jest tak dokładne?Powierzchnie metalowe można przecinać i obrabiać na różne sposoby. Najbardziej popularnym i najszerzej dostępnym jest cięcie mechaniczne, za pomocą szlifierki kątowej lub ewentualnie stołowej piły do metalu. Inne opcje to wykorzystanie przecinarki plazmowej, jednak jeśli zależy nam na największej możliwej dokładności, będziemy musieli skorzystać z lasera. Sprawdzamy dlaczego cięcie tym ostatnim sposobem jest aż tak dokładne.

Ogromna precyzja

Przede wszystkim jeśli wykorzystujemy cięcie laserem (http://ciecielaser.pl/ciecie-laserowe-blach/), możemy określić bardzo dokładne wymiary. Mogą one sięgać nawet do setnych bądź tysięcznych części milimetra. Oznacza to, że na przecinarce laserowej możliwe jest tworzenie elementów do bardzo precyzyjnych maszyn, takich jak nowoczesne silniki samochodowe. To jednak nie wszystko. Okazuje się bowiem, że nawet branże takie jak lotnictwo wykorzystują maszyny do cięcia laserem, podczas produkcji choćby odrzutowców latających z prędkością dźwięku. W takich warunkach wszystko musi być wykonane tak, by pasowało idealnie. I właśnie tutaj metoda cięcia laserem jest najbardziej odpowiednia. Żaden inny sposób nie może zbliżyć się do takiej precyzji i dokładności. Póki co nic lepszego ludzkość nie wynalazła.

Wspomaganie komputerowe

Oczywiście każda maszyna, której zadaniem jest cięcie laserem, może współpracować z komputerem. Dzięki powyższemu zyskujemy kolejną paletę dodatkowych możliwości, które są niezmiernie cenne. Między innymi możliwe jest docinanie elementów na podstawie projektu, który istnieje tylko w formie elektronicznej. Można przesłać go przez Internet do firmy, która zajmuje się produkcją elementów metalowych, nawet jeśli znajduje się ona daleko od nas. Wycięte fragmenty będą tak samo dokładne, jak gdyby wprowadzić dane do komputera na miejscu. Właśnie dlatego przecinanie laserowe zdominowało wiele branż, gdzie konieczna jest produkcja wyjątkowo precyzyjnych podzespołów. Takich jak choćby motoryzacja, czy wspomniane też wcześniej lotnictwo.

Jak mogliśmy się przekonać, cięcie laserem pozwala na wyjątkowo dużą dokładność, rzędu setek bądź tysięcznych części milimetra. Dodatkowo, dzięki wspomaganiu komputerowym, możliwe jest wykonywanie projektów w formie elektronicznej, która później zostają zaimportowane bezpośrednio do maszyny. Dzięki powyższemu możliwe jest budowanie wyjątkowo precyzyjnych elementów, maszyn i podzespołów, które stosuje się później w przeróżnych branżach. Największymi odbiorcami ww. usług są producenci silników samochodowych, samolotów, a także w pewnym stopniu branża medyczna.

Biznes zdjęcie utworzone przez pressfoto - pl.freepik.com