Laserschneiden ist ein automatisches thermisches Schneidverfahren zur Bearbeitung von Metall, Holz, MDF, Sperrholz, Acryl, Kunststoff, Stoff, Leder und Papier. Der Laserstrahl wird von der Laserquelle (Resonator) erzeugt und durch eine Transportfaser oder Spiegel im Schneidkopf geleitet, wo eine Linse ihn mit sehr hoher Leistung auf einen sehr kleinen Durchmesser fokussiert. Dieser fokussierte Laserstrahl trifft auf die Oberfläche des Substrats und schmilzt es, um den Schnitt durchzuführen. Es gibt zwei Arten von Laserquellen: Faserlaser und CO2 Laser. Das Laserschneiden ist äußerst vielseitig. Neben Flachmaterialien können mit Laserschneidanlagen auch Rohre und Profile geschnitten werden.
Faser-Laserschneidemaschine
Ein Faserlaser ist ein Festkörperlaser mit einer optischen Faser als Laserverstärkungsmedium, bestehend aus einem Verstärkungsmedium, einer Pumpquelle und einem Resonanzhohlraum. Faserlaser verwenden aktive Fasern, die im Kern mit Seltenerdelementen dotiert sind, als Verstärkungsmedium. Als Pumpquelle wird ein Halbleiterlaser verwendet. Der Resonanzhohlraum besteht im Allgemeinen aus Spiegeln, Faserendflächen, Faserschleifenspiegeln oder Fasergittern.
Entsprechend den Zeitbereichseigenschaften von Faserlasern können sie in kontinuierliche und gepulste Faserlaser unterteilt werden. Entsprechend der Struktur des Resonators können sie in Faserlaser mit linearem Hohlraum, verteilter Rückkopplung und Ringhohlraum unterteilt werden. Entsprechend dem Unterschied der Verstärkungsfaser und der Pumpmethode können sie in Faserlaser mit Einzelmantel (Kernpumpen) und Faserlaser mit Doppelmantel (Mantelpumpen) unterteilt werden.
CO2 Faser-Laserschneidemaschine
A CO2 Laser (Kohlendioxidlaser) ist ein Gaslaser, der als Verstärkungsmedium eine Mischung aus Gasen verwendet, darunter Kohlendioxid, Helium, Stickstoff und möglicherweise etwas Wasserstoff, Wasserdampf und Xenon. Der Laser wird elektrisch durch eine Gasentladung gepumpt, die mit Gleichstrom, Wechselstrom oder im HF-Bereich verwendet werden kann. Das Stickstoffmolekül wird durch den Entladungsstrom in einen metastabilen Zustand angeregt und überträgt dann Energie darauf, wenn es mit dem kollidiert CO2 Molekül. Helium kann die Anzahl der Teilchen mit niedriger Energie verringern und die erzeugte Wärme abführen.
CO2 Laser strahlen normalerweise Strahlen mit einer Wellenlänge von 10.6 μm ab, es gibt jedoch auch andere Strahlungslinien im Zeitraum von 9 bis 11 μm (insbesondere 9.6 μm).
Medium
CO2 Laser verwenden Gas als Medium zur Erzeugung des Laserstrahls und übertragen den Strahl durch Spiegel. Faserlaser werden über Dioden und Glasfaserkabel geliefert, mehrere Dioden werden gepumpt, um einen Laserstrahl zu erzeugen, und dann über Glasfaserkabel zum Laserschneidkopf übertragen, anstatt den Strahl durch Spiegel zu übertragen.
Wellenlänge
CO2 Laser ist eine Art Gaslaserstrahl mit einer Wellenlänge von 10.6 μm aus Kohlendioxidmolekülen, während Faserlaser eine Art Festkörperlaser mit einer Wellenlänge von 1.08 μm ist, der durch Platzieren eines Kristalls einer Yb-Verbindung (Ytterbium) als Medium in einer optischen Faser und Bestrahlen des Kristalls mit dem Laserstrahl erzeugt wird. Aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften der beiden Lasertypen unterscheiden sich auch die Schneidprozesse.
Photoelektrische Umwandlungseffizienz
Eine Faserlaser-Schneidemaschine verwendet ein komplettes Festkörper-Digitalmodul und ein einzelnes Faserlaserdesign. Die photoelektrische Umwandlungseffizienz ist höher als die von CO2 Laserschneiden. Die tatsächliche Gesamtauslastung jedes Netzteils des CO2 Laserschneider ist etwa 8% ~10%Die Gesamtauslastung beträgt ca. 25 %.30%, und der Gesamtenergieverbrauch des Faserlaserschneidsystems ist 3 bis 5 Mal niedriger als der des CO2 Laserschneidanlage, die um über 86 % gesteigert werden konnte.
Investitionskosten
Die Hauptkosten beim Kauf einer Laserschneidmaschine hängen von der Marke und Leistung des Lasergenerators sowie den optischen Kernkomponenten ab. CO2 Ein Laserschneider kostet weltweit etwa 2,600 US-Dollar, und der Preis für einen Faserlaserschneider mit geringer Leistung beginnt bei 16,800 US-Dollar, während einige Hochleistungslaser bis zu 160,000 US-Dollar kosten.
Wartungskosten
Aufgrund der Reinheit der CO2 Gas, der Hohlraum wird verunreinigt und muss regelmäßig gereinigt werden. Spiegel müssen gewartet und ausgerichtet werden, daher ist die routinemäßige Wartung aufwändiger. Die Faserlaserschneidmaschine ist jedoch wartungsfrei und für raue Arbeitsumgebungen geeignet und weist eine hohe Toleranz gegenüber Staub, Vibrationen, Stößen, Feuchtigkeit und Temperatur auf.
Anwendungen
Verschiedene zu schneidende Materialien haben unterschiedliche Lichtabsorptionsraten für verschiedene Laserwellenlängen. Nichtmetallische Materialien (wie Holz, Stoff, Kunststoff, Acryl, Papier, Leder) haben eine niedrige Absorptionsrate für Faserlaser, während CO2 Laser haben hohe Absorptionsraten für metallische oder nichtmetallische Materialien. Faserlaser eignen sich nur zum Schneiden von Metallmaterialien, während CO2 Laser können sowohl metallische als auch nichtmetallische Werkstoffe schneiden.
