Definition
Laserschneiden ist ein thermisches Schneidverfahren, bei dem ein fokussierter Laserstrahl mit hoher Leistungsdichte das zu schneidende Material bestrahlt, wodurch das Material schnell erhitzt wird und den Zündpunkt erreicht. Anschließend schmilzt, abgetragen, verdampft und verdunstet es, wodurch Löcher entstehen. Während sich der Strahl über das Material bewegt, werden die Löcher größer und bilden schmalere Schlitze. Gleichzeitig wird das geschmolzene Material durch Hochdruck-Arbeitsgas weggeblasen, um einen glatten und sauberen Schnitt zu erzielen.
Prinzip
Der Laser verwendet Stoffanregung, um einen Strahl zu erzeugen. Dieser Strahl hat eine hohe Temperatur. Bei Kontakt mit dem Material kann er schnell auf der Oberfläche des Materials schmelzen und ein Loch bilden. Entsprechend der Bewegung des Registrierungspunkts wird der Schnitt gebildet. Im Vergleich zur herkömmlichen Schneidmethode hat die Schneidmethode einen kleineren Spalt und kann den größten Teil des Materials einsparen. Die Analyse wird jedoch entsprechend der Schneidwirkung definiert. Das mit dem Laser geschnittene Material hat eine zufriedenstellende Schneidwirkung und eine hohe Genauigkeit. Dies wird vererbt. Zusätzlich zu den Vorteilen des Lasers ist es auch von gewöhnlichen Schneidmethoden unerreicht.
Typen
Es gibt vier Kategorien des Laserschneidens: Verdampfungsschneiden, Schmelzschneiden, Sauerstoffschneiden, Ritzen und kontrolliertes Brechen.
1. Laserverdampfungsschneiden
Wird das Werkstück mit einem Laserstrahl mit hoher Energiedichte erhitzt, steigt die Temperatur schnell an, erreicht in kürzester Zeit den Siedepunkt des Materials und das Material beginnt zu verdampfen und Dampf zu bilden. Die Ausstoßgeschwindigkeit dieser Dämpfe ist sehr hoch, und gleichzeitig mit dem Ausstoß der Dämpfe entsteht ein Schnitt im Material. Die Verdampfungswärme von Materialien ist im Allgemeinen sehr hoch, daher erfordert das Verdampfen und Schneiden mit dem Laser viel Leistung und Leistungsdichte.
Das Verdampfungsschneiden wird hauptsächlich für extrem dünne metallische und nichtmetallische Materialien (wie Papier, Stoff, Holz, Kunststoff, Gummi usw.) verwendet.
2. Laserschmelzschneiden
Beim Schmelzschneiden wird das Metallmaterial durch Lasererhitzung geschmolzen, und dann wird das nicht oxidierende Gas (Ar, He, N usw.) durch die koaxial zum Strahl verlaufende Düse gesprüht, und das flüssige Metall wird durch den starken Druck des Gases ausgestoßen, um einen Schnitt zu bilden. Beim Laserschmelzschneiden muss das Metall nicht vollständig verdampft werden, und die erforderliche Energie beträgt nur 1/10 der Verdampfungsschneideleistung.
Das Schmelzschneiden wird hauptsächlich für Materialien verwendet, die nicht leicht oxidieren oder aktive Metalle sind, wie etwa Edelstahl, Titan, Aluminium und deren Legierungen.
3. Laser-Sauerstoffschneiden
Das Prinzip des Laser-Sauerstoffschneidens ähnelt dem Autogenschneiden. Es verwendet einen Laserstrahl als Vorwärmwärmequelle und ein aktives Gas wie Sauerstoff als Schneidgas. Einerseits interagiert das geblasene Gas mit dem Schneidmetall, um eine Oxidationsreaktion auszulösen und eine große Menge Oxidationswärme freizusetzen; andererseits werden das geschmolzene Oxid und die Schmelze aus der Reaktionszone ausgeblasen, um einen Schnitt im Metall zu bilden. Da die Oxidationsreaktion im Schneidprozess viel Wärme erzeugt, beträgt die für das Laser-Sauerstoffschneiden erforderliche Energie nur 1/2 des Schmelzschneidens, und die Schneidgeschwindigkeit ist viel schneller als beim Verdampfungsschneiden und Schmelzschneiden. Das Laser-Sauerstoffschneiden wird hauptsächlich für leicht oxidierende Metallmaterialien wie Kohlenstoffstahl, Titanstahl und wärmebehandelten Stahl verwendet.
4. Laserritzen und kontrolliertes Brechen
Beim Laserritzen wird ein Laser mit hoher Energiedichte verwendet, um die Oberfläche des spröden Materials zu scannen, so dass das Material erhitzt wird, um eine kleine Rille zu verdampfen. Wenn dann ein bestimmter Druck ausgeübt wird, reißt das spröde Material entlang der kleinen Rille. Laser zum Ritzen sind im Allgemeinen Q-geschaltet und CO2 Laser bietet.
Bei der Bruchkontrolle wird die steile Temperaturverteilung ausgenutzt, die durch das Laserrillen erzeugt wird. Dadurch werden im spröden Material lokale thermische Spannungen erzeugt und das Material entlang der kleinen Rille bricht.
Eigenschaften
Im Vergleich zu anderen thermischen Schneidverfahren zeichnet sich das Laserschneiden durch hohe Schnittgeschwindigkeiten und hohe Qualität aus. Konkret zusammengefasst sind dies die folgenden Aspekte.
1. Gute Schnittqualität
Aufgrund des kleinen Schneidflecks, der hohen Energiedichte und der schnellen Schneidgeschwindigkeit kann eine hohe Schnittqualität erzielt werden.
ein. Der Schnitt ist schmal, beide Seiten des Schlitzes sind parallel und senkrecht zur Oberfläche und die Maßgenauigkeit der geschnittenen Teile kann ± erreichen0.05mm.
b. Die Schnittfläche ist glatt und sauber, die Oberflächenrauheit beträgt nur einige zehn Mikrometer, ohne mechanische Bearbeitung, und die Teile können direkt verwendet werden.
c. Nachdem das Material mit dem Laser geschnitten wurde, ist die Breite der Wärmeeinflusszone sehr klein, die Leistung des Materials in der Nähe des Schlitzes wird fast nicht beeinträchtigt und die Verformung des Werkstücks ist gering, die Schnittgenauigkeit ist hoch, die Geometrie des Schlitzes ist gut und die Querschnittsform des Schlitzes ist eher ein regelmäßiges Rechteck.
2. Hohe Schneidleistung
Aufgrund der Übertragungsfunktionen ist der Laserschneider im Allgemeinen mit mehreren CNC-Arbeitstischen ausgestattet, und der gesamte Schneidvorgang kann vollständig CNC-gesteuert werden. Während des Betriebs muss nur das numerische Steuerungsprogramm geändert werden, es kann zum Schneiden von Teilen unterschiedlicher Form angewendet werden, sowohl zum zweidimensionalen als auch zum dreidimensionalen Schneiden.
3. Schnelle Schnittgeschwindigkeit
Mit einem Laser mit einer Leistung von 1200W schneiden 2mm dicke kohlenstoffarme Stahlplatte, die Schnittgeschwindigkeit kann 600cm/min erreichen; Schneiden einer 5mm Bei einer dicken Polypropylenharzplatte kann die Schnittgeschwindigkeit 1200 cm/min erreichen. Das Material muss während des Schneidens nicht festgeklemmt und fixiert werden, was nicht nur Werkzeugvorrichtungen spart, sondern auch zusätzliche Zeit für das Be- und Entladen spart.
4. Berührungsloses Schneiden
Der Schneidbrenner hat keinen Kontakt mit dem Werkstück und es kommt zu keinem Werkzeugverschleiß. Für die Bearbeitung von Teilen unterschiedlicher Form muss das „Werkzeug“ nicht gewechselt werden. Ändern Sie einfach die Ausgabeparameter des Lasers. Der Schneidvorgang ist geräuscharm, vibrationsarm und verursacht keine Umweltverschmutzung.
5. Es gibt viele Arten von Schneidmaterialien
Im Vergleich zum Autogenschneiden und Plasmaschneiden gibt es viele Arten von Materialien, die mit dem Laser geschnitten werden können, darunter Metall, Nichtmetall, Verbundwerkstoffe auf Metall- und Nichtmetallbasis, Leder, Holz und Fasern. Aufgrund ihrer unterschiedlichen thermophysikalischen Eigenschaften und Absorptionsraten für Laser zeigen verschiedene Materialien jedoch unterschiedliche Anpassungsmöglichkeiten für das Laserschneiden.
Anwendungen
Die meisten Laserschneider werden von CNC-Programmen gesteuert oder als Schneidroboter eingesetzt. Als präzises Bearbeitungsverfahren kann der Laser fast alle Materialien schneiden, einschließlich zweidimensionalem oder dreidimensionalem Schneiden dünner Metallplatten.
Im Bereich der Automobilherstellung wird die Schneidtechnologie für Raumkurven wie Dachfenster häufig eingesetzt. Das deutsche Volkswagen-Unternehmen verwendet einen Laser mit einer Leistung von 500W zum Schneiden komplex geformter Karosseriebleche und verschiedener gebogener Teile. In der Luft- und Raumfahrt wird die Lasertechnologie zum Schneiden spezieller Luftfahrtmaterialien wie Titanlegierungen, Aluminiumlegierungen, Nickellegierungen, Chromlegierungen, Edelstahl, Berylliumoxid, Verbundwerkstoffe, Kunststoffe, Keramik und Quarz verwendet. Zu den mit dem Laser geschnittenen Luft- und Raumfahrtteilen gehören Triebwerksflammrohre, dünnwandige Gehäuse aus Titanlegierungen, Flugzeugrahmen, Außenhaut aus Titanlegierungen, Tragflächenträger, Heckflügelplatten, Hauptrotoren von Hubschraubern, keramische Wärmedämmplatten für Space Shuttles usw.
Die Laserschneidtechnologie wird auch im Bereich nichtmetallischer Materialien eingesetzt. Sie kann nicht nur Materialien mit hoher Härte und Sprödigkeit wie Siliziumnitrid, Keramik, Quarz usw. schneiden, sondern auch flexible Materialien wie Stoff, Papier, Kunststoffplatten, Gummi usw. schneiden und verarbeiten. Beim Schneiden von Kleidung mit dem Laser können 10 % bis 12 % Kleidung eingespart und die Effizienz um mehr als das Dreifache verbessert werden.
Trends
1. Die Laserschneidmaschine wird die epochale Produktrevolution fortsetzen.
Die Laserquelle ist die Kernkomponente des Fräsers und auch ein wichtiger Indikator, der den Typ und die Schneidfähigkeit eines Laserschneiders bestimmt. Es versteht sich von selbst, dass zukünftige Änderungen bei Laserschneidern auch bei Laserquellen auftreten werden. Wie oben erwähnt, der Ersatz von CO2 Laserschneidmaschine durch Faserlaserschneider ist die wichtigste technologische Revolution in den 40 Jahren seit der Geburt des Laserschneiders, die Herstellern und neuen und alten Benutzern in diesem Bereich bahnbrechende wirtschaftliche Vorteile gebracht hat. Wird es also in Zukunft eine neue Lichtquelle geben, die billiger als Faserlaser ist, eine bessere Leistung, einen besseren Strahlmodus, eine höhere elektrooptische Umwandlungsrate oder niedrigere Gesamtkosten aufweist? Die Antwort ist natürlich ja. Dann fragen Sie, welche Art von Laser? Natürlich ist es unmöglich, jetzt eine genaue Antwort zu geben. Wissenschaft und Technologie geraten manchmal ins Stocken, manchmal Tausende von Meilen pro Tag.
2. Hochleistungs-Faserlaser werden zur treibenden Kraft auf dem Markt für Laserschneiden.
Heutzutage haben Glasfaserschneidemaschinen verschiedener Leistungsbereiche eine große Entwicklung durchgemacht. Doch wo bleibt in Zukunft die Hauptleistung von Laserschneidmaschinen? Obwohl die Maschinen in jedem Leistungsbereich ihre eigenen Verwendungszwecke haben, betrachtet die Laserfamilie, die mit Hochleistungsfaserlasern begann und die globale Revolution der Lasertechnologie auslöste, höhere Leistung, höhere Präzision und größere Schneidkapazität als eine der wichtigsten Entwicklungsrichtungen des Faserlaserschneiders. STYLECNC startete vor kurzem eine 15KW Ultra-High-Speed Faserlaserschneidmaschine, das einen beispiellosen Durchbruch bei Schnittgeschwindigkeit und Schnittdicke erzielt hat, der die Aufmerksamkeit der Branche auf sich gezogen hat. Enthält dies den zukünftigen Entwicklungstrend von Laserschneidern? Branchenexperten, Wissenschaftler und Benutzerfreunde sind gespannt. Darüber hinaus können wir zuversichtlich sein, dass in naher Zukunft viele in- und ausländische Hersteller von Faserlaserschneidern einen harten Marktwettbewerb einleiten werden. Nur Unternehmen mit hervorragender Produktqualität, kontinuierlichem Fokus auf F&E-Investitionen und der Beherrschung wettbewerbsfähiger Kerntechnologien können dies tun und unbesiegbar sein.
3. Das Zeitalter der Intelligenz bricht an.
Ob Industrie 4.0 in Deutschland oder intelligente Fertigung in China, die 4. industrielle Revolution im industriellen Bereich steht bevor. Als hochpräzise CNC-Laserschneidmaschine, der Laserschneider wird sicherlich mit der Zeit Schritt halten und mit der Technologie mithalten. Die Entwicklung der Laserschneider-Automatisierung hat die Produktionskapazität und den Automatisierungsgrad der Blechwerkstatt erheblich verbessert.
Auf dieser Grundlage bahnt sich in Zukunft eine Ära der intelligenten Herstellung von Laserschneidern in den Bereichen Netzwerktechnologie, Kommunikationstechnologie, Computersoftwaretechnologie und anderen Bereichen an. Es ist absehbar, dass es als Mittel zur Präzisionsblechstanzung zwangsläufig seine eigenen Netzwerkkommunikationsfunktionen nutzen wird, um mit der Blechabwickellinie, der Biegemaschine, der CNC-Stanzmaschine, der Schweiß- (Niet-)Verbindungseinheit, der Strahl- und Beschichtungslinie der Fabrik zu kommunizieren. Andere Geräte, eingebettet in ein einheitliches Produktionsplan-, Aufgaben- und Bewertungsmanagementsystem, sind zu einem wichtigen Teil des Blechwerkstattmanagementsystems geworden. Infolgedessen werden sich Laserhersteller allmählich in Blechbearbeitungsunternehmen verwandeln.
