Jaké materiály lze zpracovat pomocí laserového řezacího stroje?

Univerzálnost moderního průmyslového vybavení je často rozhodujícím faktorem úspěchu výrobního závodu. Pro ty, kteří působí v oboru zpracování kovů, je důležité plně pochopit možnosti laserový řezací stroj je nezbytné pro rozšíření výrobního sortimentu a splnění požadavků klientů. Ačkoli jsou tyto stroje především spojovány s přesným zpracováním oceli, vývoj technologie vláknových laserů rozšířil seznam zpracovatelných materiálů i na vysoce odrazivé a mimořádně tvrdé slitiny.

V B2B sektoru je důležité znát materiálové limity svého laserový řezací stroj umožňuje lepší odhad projektu a alokaci zdrojů. Ať už vyrábíte konstrukční součásti pro průmyslové stroje na ohýbání drátu nebo jemné díly pro automobilové interiéry, tepelná vodivost materiálu, jeho tloušťka a odrazivost všechny ovlivňují způsob, jakým laser interaguje s obrobkem. Níže se podrobněji zabýváme širokou škálou materiálů, které profesionální laserové systémy dokáží zpracovat s průmyslovou účinností.

Železné kovy: základ průmyslové výroby

Uhlíková ocel a nerezová ocel představují většinu materiálů zpracovávaných laserovými stroji na řezání po celém světě. Uhlíková ocel je zvláště vhodná pro laserové zpracování, protože kyslík používaný jako pomocný plyn vyvolává exotermickou reakci, která dodává do řezu tepelnou energii a umožňuje rychlé propíchnutí. Jedná se o hlavní materiál používaný pro těžké rámy ve svařovacích systémech a velkorozměrném průmyslovém výrobním zařízení, kde je rozhodující konstrukční pevnost.

Nerezová ocel je na druhou stranu ceněna pro svou odolnost proti korozi a estetický vzhled. Při zpracování pomocí vláknového laseru s dusíkem jako pomocným plynem stroj vytváří lesklý, bezoxidový řez, který je rozhodující pro průmyslové odvětví, jako jsou potravinářský průmysl, výroba lékařských přístrojů a výroba vysoce kvalitních automobilových doplňků. Protože laser poskytuje nekontaktní metodu řezání, neexistuje žádné riziko kontaminace uhlíkem ze strany mechanických nástrojů, čímž se zajišťuje, že nerezová ocel zachová své protikorozní vlastnosti po celou dobu výrobního procesu.

Neželezné a vysoce odrazivé slitiny

Tradičně představovaly odrazivé kovy, jako je hliník, mosaz a měď, významnou výzvu pro laserovou technologii. Moderní vláknové systémy však laserovými stroji na řezání využívají vlnovou délku, která je těmito materiály intenzivně absorbována, čímž se zpracování usnadňuje a eliminuje se riziko poškození optiky zařízení zpětným odrazem. Hliník je díky svému vysokému poměru pevnosti k hmotnosti široce používán v leteckém průmyslu a při výrobě sportovního vybavení, což vyžaduje rychlé laserové zpracování za účelem zabránění hromadění tepla a deformaci okrajů.

Měď a mosaz jsou nezbytné pro elektrické komponenty, jako jsou sběrnice nebo dekorativní kovové díly. Tyto materiály vyžadují vysokou hustotu výkonu pro zahájení řezání kvůli své vysoké tepelné vodivosti. Přesnost laseru umožňuje výrobu složitých elektrických konektorů a jemných dekorativních panelů s detailností, kterou mechanické prostřihování nedosáhne. Tato schopnost je zvláště užitečná pro B2B firmy specializující se na výrobu specializovaných elektronických pouzder nebo kovových prvků pro architekturu vyšší třídy.

Referenční hodnota schopnosti zpracování materiálů

Následující tabulka poskytuje technický přehled materiálů, které jsou běžně zpracovávány průmyslovými laserovými systémy, a jejich typických aplikací.

Speciální kovy a průmyslově povlakované plechy

V mnoha specializovaných výrobních scénářích, například při výrobě průmyslových kovových detektorů nebo forem na víčka lahví, se často používají materiály s konkrétními povlaky nebo složením slitin. Zinkovaná ocel – uhlíková ocel opatřená ochrannou zinkovou vrstvou – je základním materiálem v odvětvích VZT a stavebnictví. laserový řezací stroj může tyto plechy čistě zpracovat, avšak je třeba dbát na nastavení pomocného plynu, aby zinkový povlak ne„stříkal“ a neovlivňoval kvalitu řezu.

Vysoce pevné slitiny, jako jsou ty používané v zařízeních pro výrobu kuliček nebo v těžkých spojovacích prvcích, také spadají do rozsahu zpracovatelnosti vysokovýkonových vláknových laserů. Tyto materiály je často obtížné obrábět pomocí tradičních vrtáků nebo pil, protože způsobují rychlé opotřebení nástrojů. Laser, který je nástrojem bez přímého kontaktu, nenarazí na žádný fyzický odpor způsobený tvrdostí kovu, a proto dokáže udržet stejnou rychlost řezání a přesnost bez ohledu na tvrdost materiálu podle Rockwellovy stupnice.

Faktory omezující zpracování materiálů

Přestože laserový řezací stroj je sice mimořádně univerzální, ale existují fyzikální hranice toho, co lze pomocí něj účinně zpracovat. Nejvýznamnějším faktorem je tloušťka materiálu. Zatímco 12 kW laser snadno prořeže 30 mm nerezové oceli, může mít se stejnou tloušťkou mědi potíže, protože měď dokáže teplo odvádět z oblasti řezu. Výrobci musí vyvážit výkon laseru s tepelnými vlastnostmi materiálu, aby zajistili čistý a výrobně použitelný řez.

Dokončení povrchu také ovlivňuje proces. I když jsou moderní vláknové lasery odolné vůči odrazu, zrcadlově lesklý povrch stále vyžaduje pečlivou úpravu ohniska, aby se zajistilo, že paprsek okamžitě pronikne do materiálu. Naopak u rezavého nebo silně oškrábaného uhlíkového ocelového plechu může docházet k nejednotnostem řezu, protože laser musí nejprve projít nečistotami na povrchu, než dosáhne základního kovu. Pro B2B výrobu je udržování vysoce kvalitních surovin stejně důležité jako vlastnění výkonného laserového systému.

Často kladené otázky (FAQ)

Je možné pomocí kovového laserového řezače zpracovávat dřevo nebo plasty?

Průmyslové vláknové laserové stroje jsou obecně speciálně nastaveny pro kovy. Zatímco CO2 lasery se používají pro organické materiály, jako je dřevo nebo akryl, vlnová délka vláknového laseru těmito materiály není dobře absorbována a může vést ke špatným výsledkům nebo dokonce k požárnímu riziku. Nejlepší je používat stroj určený speciálně pro daný typ materiálu.

Jaký je přínos použití dusíku namísto kyslíku při řezání nerezové oceli?

Dusík je inertní plyn, který brání oxidaci. Při řezání nerezové oceli by kyslík způsobil černý, ošlapaný řez. Dusík vyfouká roztavený kov ze řezné štěrbiny bez chemické reakce a zanechá stříbrný, „připravený k svařování“ řez, který je nezbytný pro estetické i hygienické aplikace.

Lze hliník řezat libovolným laserovým strojem?

Pro řezání hliníku je nutný vláknový laser. Starší CO₂ lasery mají problémy s odrazivostí hliníku, který může paprsek odrazit zpět do stroje a způsobit drahocenné poškození. Vláknové lasery jsou navrženy tak, aby bezpečně a účinně absorbovaly světlo na odrazivých površích.

Jak ovlivňuje tloušťka rychlost řezání různých materiálů?

Rychlost řezání klesá se zvyšující se tloušťkou, avšak liší se také podle materiálu. Například laser dokáže řezat uhlíkovou ocel o tloušťce 2 mm mnohem rychleji než měď o stejné tloušťce, protože uhlíková ocel reaguje s kyslíkem a vytváří dodatečné teplo, zatímco měď teplo od řezu odvádí.

Poškozuje laserové řezání ochranný povlak na pozinkované oceli?

Laser odpaří velmi úzký proužek povlaku přesně v místě řezu. Avšak protože je řez velmi přesný a tepelně ovlivněná zóna je velmi malá, zůstává okolní pozinkovaná ochrana nedotčená, čímž se zachovává celková odolnost materiálu vůči korozi.