Полное руководство по резке волоконным лазером: ответы на 16 ключевых вопросов

Если вы стремитесь повысить эффективность, точность и гибкость процесса обработки металла, технология волоконной лазерной резки — это мощный инструмент, который нельзя упускать из виду. Чтобы помочь вам полностью понять и эффективно использовать эту технологию, мы создали это подробное руководство, основанное на 16 основных вопросах, которые вас больше всего волнуют. Давайте начнём.

Что такое резка волоконным лазером?

Проще говоря, волоконная лазерная резка — это процесс термической резки, при котором для обработки материалов используется лазерный луч высокой плотности энергии. В основе этого процесса лежит волоконный лазер, который генерирует и усиливает лазерный луч в специальном оптическом волокне, легированном редкоземельными элементами, такими как иттербий. Когда этот высокосфокусированный лазерный луч попадает на поверхность заготовки, он мгновенно расплавляет или испаряет её. Одновременно коаксиальный поток вспомогательного газа сдувает расплавленный материал, создавая заданную вами точность реза.

Каковы основные компоненты системы резки волоконным лазером?

Чтобы эффективно эксплуатировать машину, вам необходимо знать пять ее основных систем:

• Источник волоконного лазера: это сердце вашего станка, отвечающее за генерацию мощного лазерного луча. Его мощность (в киловаттах) напрямую определяет ваши возможности резки.
• Лазерная режущая головка: это «передовой инструмент» операции. Она принимает лазерный луч, фокусирует его в крошечную точку через внутренние линзы и выбрасывает вспомогательный газ.
• Система управления ЧПУ: это мозг станка. С её помощью вы загружаете файлы проекта, устанавливаете параметры и управляете станком, двигаясь по заданной траектории.
• Система станка и движения: прочная станина станка вместе с высокоточным порталом, реечной передачей и серводвигателями образуют скелет и мускулатуру станка, обеспечивая устойчивость и точность даже на высоких скоростях.
• Вспомогательные системы: включают в себя охладитель для охлаждения лазерного источника и режущей головки, а также систему подачи режущего газа . Эти системы критически важны для обеспечения стабильной работы машины.

Как работает лазерная резка?

При нажатии кнопки «Пуск» в одно мгновение происходит ряд точных действий:

1. Генерация и усиление: лазерный луч генерируется внутри источника и усиливается внутри специального волокна.
2. Передача: лазерный луч передается по гибкому оптоволоконному кабелю к режущей головке практически без потерь энергии.
3. Фокусировка: Линзы внутри режущей головки фокусируют лазерный луч в точку с чрезвычайно высокой плотностью энергии на вашем материале.
4. Плавление и выброс: материал мгновенно расплавляется сфокусированным лучом. Одновременно выбранный вами вспомогательный газ (например, азот или кислород) с силой выдувает расплавленный шлак из реза, оставляя чистый разрез. Весь процесс контролируется системой ЧПУ для создания сложных конструкций.

Каковы основные параметры резки волоконным лазером?

Для достижения идеальной нарезки необходимо с точностью шеф-повара контролировать следующие ключевые параметры:

• Мощность лазера: определяет толщину и скорость резки.
• Скорость резки: должна быть сбалансирована с мощностью и толщиной материала. Слишком быстро — не прорежете, слишком медленно — пострадает качество кромки.
• Тип и давление вспомогательного газа: Кислород способствует горению, увеличивая скорость резки углеродистой стали. Азот — защитный газ, используемый для нержавеющей стали и алюминия, предотвращая окисление и обеспечивая блестящую поверхность.
• Положение фокуса: расположение фокуса над, на или внутри материала влияет на ширину и перпендикулярность пропила.
• Тип сопла и зазор: контролируют форму и дальность газовой струи, напрямую влияя на эффективность выброса расплавленного материала.

Какие существуют типы волоконных лазеров?

Их можно классифицировать с двух практических точек зрения:

• По уровню мощности:
  • Низкая мощность (<1 кВт): в основном используется для резки тонких листов и точной маркировки.
  • Средняя мощность (1 кВт–6 кВт): это наиболее распространенный на рынке вариант, способный эффективно резать большинство тонких и средних по толщине металлических листов.
  • Высокая мощность (>6 кВт, до 40 кВт+): используется для быстрой резки толстых листов, идеально подходит для тяжелого производства и повышения производительности.
• По режиму работы:
  • Лазер непрерывного излучения (CW): излучает непрерывный лазерный луч, который является стандартом для резки.
  • Импульсный лазер: вырабатывает энергию в виде импульсов, чаще всего используется для точной сварки, маркировки и сверления.

Какие материалы можно резать волоконным лазером?

Волоконный лазер — это настоящий «многофункциональный инструмент» для обработки металла. Вы можете легко резать:

• Углеродистая сталь
• Нержавеющая сталь
• Алюминий и его сплавы
• Латунь и медь
• Оцинкованный лист

Примечание: Из-за длины волны волоконный лазер не подходит для резки неметаллических материалов, таких как дерево, акрил или ткань. В этих областях CO2-лазеры особенно эффективны.

Каковы преимущества резки волоконным лазером?

Инвестируя в волоконный лазерный станок, вы получите следующие существенные преимущества:

• Исключительная точность: вы можете легко создавать сложные конструкции с допусками, измеряемыми в микрометрах.
• Невероятная скорость: особенно при резке тонких и средних листов эффективность значительно превосходит традиционные методы резки.
• Высокая гибкость: не требуются формы. Вы можете вырезать любую форму, просто изменив файл дизайна.
• Превосходное качество кромок: поверхность реза гладкая, часто не требующая вторичной отделки.
• Низкие эксплуатационные расходы: инструмент не изнашивается. Основные расходные материалы — электричество и газ, что делает его очень экономичным в долгосрочной перспективе.
• Простота автоматизации: его можно легко интегрировать с автоматическими системами загрузки и разгрузки для круглосуточного бесперебойного производства.

Каковы ограничения лазерной резки?

Чтобы принять обоснованное решение, вам также необходимо понимать его ограничения:

• Высокие первоначальные инвестиции: высококачественная система промышленного уровня требует значительных первоначальных капиталовложений.
• Узкое место при работе с толстыми листами: несмотря на рост мощности, при резке очень толстых листов (например, >50 мм или 2 дюйма) ее эффективность и стоимость могут оказаться менее выгодными, чем при плазменной или газовой резке.
• Не подходит для обработки неметаллов: как уже упоминалось, его возможности в области обработки неметаллов ограничены.

Как выбрать волоконный лазерный резак?

Выбор подходящего оборудования подойдёт вам как выбор ключевого игрока для вашей заводской команды. Выполните следующие шаги:

1. Проанализируйте свои основные потребности: чётко определите типы и диапазоны толщины материалов, которые вы будете обрабатывать чаще всего. Это напрямую определит необходимую мощность лазера.
2. Проверьте основные компоненты и бренды: качество лазерного источника (например, IPG, Raycus), режущей головки, системы ЧПУ и станины станка определяет стабильность работы и срок службы станка. Выбор надежного бренда, такого как Hymson , ориентированного на высококачественную интеграцию и экспертные знания в области технологических процессов, обеспечит вам более надежную гарантию.
3. Оцените удобство использования программного обеспечения: интуитивно понятное и мощное программное обеспечение значительно облегчит вашу повседневную работу.
4. Отдайте приоритет обслуживанию и поддержке: комплексное обучение, своевременное послепродажное реагирование и достаточный запас запасных частей являются залогом эффективной работы вашей машины в долгосрочной перспективе.

Каковы области применения волоконного лазерного резака?

Вы увидите, что волоконная лазерная резка проникла во все аспекты производства:

• Изготовление изделий из листового металла: корпуса, шкафы, металлические двери и окна.
• Автомобилестроение: кузовные панели, прототипы деталей.
• Авиакосмическая промышленность: прецизионная резка деталей из специальных сплавов.
• Кухонная утварь и бытовая техника: панели из нержавеющей стали, корпуса приборов.
• Фитнес-оборудование и стальная мебель: сложная резка труб и пластин.
• Электронная промышленность: обработка прецизионных металлических деталей.

Какие сложности возникают при резке волоконным лазером?

В своей деятельности вы можете столкнуться с некоторыми трудностями:

• Оптимизация параметров: поиск оптимального сочетания параметров для различных материалов и толщин требует опыта.
• Обработка материалов с высокой отражающей способностью: резка таких материалов, как медь и алюминий, требует применения специальных методов, чтобы предотвратить повреждение оборудования обратным отражением лазерного луча.
• Навыки оператора: хотя эксплуатация становится проще, опытный оператор, способный устранять сложные неполадки и оптимизировать процессы, по-прежнему остается ценным активом.

Какое техническое обслуживание требуется для системы резки волоконным лазером?

Хорошее обслуживание — залог долговечности и точности вашего станка. Вы можете составить простой график обслуживания:

• Ежедневные проверки: Очистите сопло режущей головки и проверьте защитную линзу на предмет загрязнений.
• Еженедельные проверки: Очистите машину от пыли и мусора снаружи и изнутри, проверьте уровень и температуру воды в охладителе.
• Ежемесячные/регулярные проверки: проверьте смазку направляющих, очистите сетчатый фильтр охладителя и замените фильтрующие элементы, а также проверьте газовый тракт на наличие утечек.

Существуют ли какие-либо экологические соображения или правила?

Да, вам нужно обратить внимание на два ключевых момента:

• Удаление дыма и пыли: Резка металла сопровождается значительным количеством дыма и пыли. Необходимо оснастить станок эффективной системой пылеудаления, чтобы обеспечить чистоту воздуха в цеху, защитить здоровье оператора и соответствовать местным экологическим нормам.
• Меры безопасности: промышленные лазерные резаки обычно полностью защищены (лазерные изделия класса 1), чтобы исключить воздействие лазерного излучения. Во время работы необходимо носить сертифицированные защитные очки от лазерного излучения.

Каков срок службы волоконной лазерной системы?

Срок службы вашей машины зависит от нескольких факторов, которые можно понять следующим образом:

• Основной компонент — лазерный источник: его теоретический срок службы обычно составляет до 100 000 часов, то есть при нормальном использовании он может прослужить вам более 10 лет.
• Станина станка: высококачественная, термообработанная станина станка чрезвычайно прочна и имеет очень долгий срок службы.
• Расходные материалы: Защитные линзы и насадки являются изнашивающимися деталями, которые необходимо периодически заменять в зависимости от использования.
• В целом, при правильном обслуживании лазерный резак от известного бренда обычно имеет эффективный срок службы 8–10 лет и более.

Сколько стоит волоконный лазерный резак?

Это частый вопрос, но цена не фиксирована. Она в первую очередь определяется:

• Мощность лазера: чем выше мощность, тем выше цена. Это основной фактор, влияющий на стоимость.
• Бренд и конфигурация: известные бренды, импортные основные компоненты, большие столы для резки и дополнительные функции, такие как автоматическая загрузка/выгрузка, увеличат стоимость.
• Общие ценовые диапазоны:
  • Начальный уровень (1–3 кВт): может варьироваться от десятков тысяч до шестизначных сумм в долларах США.
  • Средний ценовой диапазон (4–6 кВт): цены обычно находятся в диапазоне от низкого до среднего шестизначного числа.
  • Высокопроизводительные модели высокой мощности (12 кВт и более): цены могут варьироваться от шестизначных цифр до более миллиона долларов. Лучше всего связаться напрямую с производителем, чтобы получить точное предложение, исходя из ваших конкретных потребностей.

В чем разница между технологиями волоконного лазера и CO2-лазера?

Это две основные лазерные технологии. Их различия наглядно представлены в таблице ниже:

Подводя итог: если ваш бизнес связан с резкой металла, волоконный лазер — безусловный лучший выбор. Если же вы работаете с неметаллическими материалами, вам больше подойдёт CO2-лазер.

Как выбрать подходящий вам волоконный лазерный резак

Когда вы будете готовы инвестировать, примите решение, основываясь на следующих важнейших факторах:

1. Ваша задача: сначала определите основные материалы и их толщину, которые вы планируете резать. Это будет решающим фактором при определении необходимой мощности лазера.
2. Качество сборки и компонентов: Долгосрочная надежность вашего оборудования имеет первостепенное значение. При оценке вариантов обратите внимание на производителей, таких как Hymson , которые отдают приоритет высококачественным интегрированным системам — от лазерных источников высокого уровня до прочных рам с защитой от остаточного напряжения. Такой акцент на качестве обеспечит вам более высокую окупаемость инвестиций благодаря более продолжительной безотказной работе и стабильным результатам.
3. Автоматизация и программное обеспечение: Убедитесь, что программное обеспечение станка интуитивно понятно и достаточно мощно для вашего рабочего процесса. Хорошая система ЧПУ облегчит вашу работу и повысит её эффективность.
4. Сервис и поддержка: Ваши отношения с производителем не заканчиваются после продажи. Выбирайте бренд с безупречной репутацией, предлагающий превосходное обучение, сервис и поддержку, чтобы вы могли использовать свою технику максимально эффективно в течение многих лет.

Часто задаваемые вопросы

1. В чем основное различие между волоконным лазером и CO2-лазером, который я могу использовать?

Самые большие различия заключаются в длине волны и эффективности. Длина волны волоконного лазера идеально подходит для резки металлов, что означает, что большая часть мощности лазера используется для резки, что делает её более быстрой и энергоэффективной. У CO2-лазера другая длина волны, которая лучше подходит для резки органических материалов, таких как дерево, акрил и кожа.

2. Какую толщину можно резать волоконным лазером?

Толщина резки напрямую зависит от мощности выбранного лазера и материала. Например, волоконный лазер мощностью 1 кВт позволяет резать нержавеющую сталь толщиной до 10 мм. Система мощностью 12 кВт позволяет резать нержавеющую сталь толщиной более 40 мм.

3. Безопасно ли использовать волоконный лазерный резак?

Да, промышленные волоконные лазерные резаки разработаны с учётом вашей безопасности. Они представляют собой полностью закрытые системы (класс 1) с предохранительными блокировками на дверцах, предотвращающими воздействие лазерного излучения. Для обеспечения безопасной рабочей среды необходимо всегда надевать предоставленные сертифицированные защитные очки и следить за работой системы вытяжки дыма.

4. Какие основные эксплуатационные расходы мне следует ожидать?

Основные текущие расходы будут приходиться на электроэнергию, вспомогательные газы (азот или кислород) и несколько основных расходных материалов. Основные расходные материалы, которые вам придётся заменить, — это сопла и защитная линза режущей головки, которые со временем изнашиваются. Даже с учётом этих расходов ваши общие эксплуатационные расходы будут значительно ниже, чем при использовании дорогостоящего инструмента.

5. Можно ли резать светоотражающие материалы, такие как медь и латунь?

Да, можно. Хотя когда-то эти материалы было сложно обрабатывать, современные волоконные лазеры оснащены передовыми системами управления, позволяющими резать их надёжно и эффективно. Потребуется задать определённые параметры, но это стандартная функция, которую сегодня можно ожидать от качественного промышленного станка.