Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Laserové řezání: zavedený standard v průmyslu
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.
Nomenklatura:

Laserové řezání: zavedený standard v průmyslu

Mezi nejčastější průmyslové aplikace patří v dnešní době laserové řezání. Jeho princip je vzdáleně podobný řezání lupenkovou pilkou. Spočívá ve vytvoření počátečního průpalu v materiálu a následném postupném odtavování materiálu.

S ohledem na teplotu i procesní plyn

U kovových materiálů rozlišujeme dva typy řezání – oxidační a tavné. První z nich je určeno pro materiály, které jsou charakteristické vysokou tepelnou vodivostí. Mezi ně patří zejména černá ocel a měď. Jako procesní plyn slouží kyslík, který podporuje hoření, a tedy lokální zvýšení teploty v oblasti řezu. Výhoda oproti tavnému řezání se projevuje při větších tloušťkách materiálu, kdy je možné snižovat tlak plynu a výkonu, neboť je vytvořena větší tepelná plocha řezu, ze které již plyn nemá prostor unikat do okolí. Tento efekt vede k podstatné úspoře procesních plynů.


Ukázka řezů – černá ocel (10 mm)

Při tavném řezání se podle využití konkrétní aplikace používá jako procesní plyn například dusík či vzduch. Mezi materiály řezané tímto způsobem patří nerezové oceli, mosaz, pozink, hliník a další. Hliník je v tomto případě výjimkou, neboť se vyznačuje vysokou tepelnou vodivostí. Avšak z důvodu vysoké reaktivity hliníkových částic s kyslíkem nelze využít oxidační způsob řezání. Procesní plyn efektivně odstraní natavený materiál a díky rychlému odfuku nadbytečného materiálu docílí pouze malé tepelně ovlivněné oblasti. Tavné řezání je možné využít i pro řezání některých polymerů (např. ABS do tloušťky přibližně 3 mm) nebo pro řezání černé oceli do tloušťky přibližně 1,5–3 mm.

Při řezání laserem záleží na mnoha parametrech – vlnové délce, velikosti ohniska, odstupu trysky, typu proudění, typu procesního plynu, tlaku plynu a rychlosti proudění, rychlosti řezací hlavy, výkonu laseru, frekvenci pulzů. Průsečík správných hodnot nám zajistí čistý a efektivní řez.


Ukázka řezů – nerezová ocel


Ukázka řezů – měď (procesní plyn N2)

Jak je to s vlnovou délkou?

Každý materiál absorbuje laserové záření efektivně pouze s určitou vlnovou délkou. Mezi nejběžněji používané vlnové délky patří:

  • vlnová délka 1 064 nm – pro dva nejběžnější typy pevnolátkových laserů založených na jiném aktivním prostředí:
    o vláknový laser – jako aktivní prostředí zde slouží vlákno dopované ionty ytterbia, rezonátor je vytvořen pomocí Braggových mřížek, které fungují na principu rozdílného odrazu;
    o Nd:YAG – aktivní prostředí tvoří krystal Yttrium-Aluminium-Granat (yttrito-hlinitého granátu), který je dopován ioty neodym;
  • vlnová délka 10 060 nm - pro plynový CO2 laser.

Záření o vlnové délce 1 064 nm je vhodné pro řezání různých typů kovů, které vykazují v této oblasti vlnových délek vysokou absorpci. Než došlo ke zlevňování vláknových laserů, využívaly se k řezání kovů rovněž CO2 lasery. Použití této vlnové délky pro řezání plastů je obtížnější, neboť může docházet k lokálnímu zčernání povrchu plastu.

Při využití vlnové délky 10 060 nm lze efektivně řezat kromě oceli i organické materiály, jako je useň, dřevo, keramika nebo polymery. Od tlouštěk přibližně 3 mm je již třeba využívat procesní plyn k odvodu roztaveného materiálu a tepla (např. dusík či vzduch). Využití CO2 laserů může být aplikačně náročnější z důvodu vedení laserového svazku pomocí soustavy zrcadel, které jsou náročnější na údržbu, nicméně kvalitou řezu mohou i v dnešní době převyšovat lasery vláknové.

Dokonalé nástroje i pro Evropu

Pro firmy, které pro svoji výrobu potřebují tuto technologii využívat, jsou dnes řešením ultralehké a velmi přesné průmyslové systémy pro laserové řezání. Jedním ze světových výrobců prémiových strojů pro laserové řezání je i HK Laser & Systems. Společnost doposud zaujímala pevné místo na trzích v Asii a USA. V současnosti – po 25 letech historie a 2 600 nainstalovaných systémech – vstupuje na evropské trhy. Zdejším výrobním firmám nabízí také celkové řešení pro zpracování plechů, sváření, odjehlování anebo automatizaci nakládání.

Pro své produkty získala několik ocenění, například Red Dot Design Award, Good Design Award a iF Product Design Award. Jedním z oceněných produktů je i vysokorychlostní řezací laserový systém, pro nějž je typická stabilita řezacího procesu a vysoká produktivita. S rychlostí až 65 m.min-1 je vhodný pro řezání kovových materiálů, jako ocel, nerez, hliník, měď, mosaz, ale i nekovových – dřevo, kůže, plasty. Jeho prostřednictvím lze řezat i velkoplošné plechy o rozměrech 8 096 x 2 504 mm.


Charakteristika

  • Nízká energetická náročnost
  • Vysoká přesnost polohování ±0,1 mm
  • Výkon až do 10 kW
  • Možnost řezání pod stlačeným vzduchem
  • Možnost selekce typu laseru – CO2, vlákno (fiber), disc


Lascam

Jan Řeřucha


 

Další články

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky













Sledujte nás na sociálních sítích: