Das Laserschneiden ist eine der am weitesten verbreiteten Verfahren in der Fertigung. Ursprünglich zum Bohren von Löchern in Diamantformen gedacht, hat sich das Laserschneiden weit verbreitet und gilt heute als eine der effizientesten Methoden, ein Stück Material zu schneiden und fertige Produkte herzustellen. Es handelt sich um eine Technologie, die für verschiedene Anwendungen von großen Industrieherstellern bis hin zu Schulen und Hobbyanwendern weit verbreitet ist.
Dieser Artikel befasst sich mit dem gesamten Spektrum des Laserschneidens, einschließlich dessen, was es ist und wie es funktioniert, den verschiedenen Arten, Merkmalen und Anwendungen des Laserschneidens sowie zukünftigen Trends bei Laserschneidmaschinen.
Was es ist
Beim Laserschneiden wird Material mit einem Hochleistungslaserstrahl bestrahlt. Typischerweise wird der Laser zusammen mit einem Bewegungssteuerungssystem verwendet, das bestimmt, wie sich der Laser über das Material bewegt. Laserschneiden wird nicht nur für industrielle Anwendungen wie die Metallverarbeitung verwendet, sondern manchmal auch für künstlerische Effekte wie Gravieren und Ätzen.
Wie es funktioniert
Laser nutzen die Energie von Elektronen, um ein intensives Hochtemperaturlicht, auch Laserstrahl genannt, zu erzeugen. Bei Kontakt mit dem Material schmilzt der Laserstrahl die Oberfläche schnell auf und es entsteht ein Loch. Vom ersten Kontaktpunkt aus bewegt sich der Laser in eine programmierte Richtung, die entweder das Material vollständig schneidet oder den gewünschten Effekt erzeugt. Gleichzeitig wird das geschmolzene Material durch einen Hochgeschwindigkeitsluftstrom abgeblasen.
Beim Laserschneiden handelt es sich um eine thermische Schneidmethode, die im Allgemeinen glatte Schnitte mit ausgezeichneter Qualität, hoher Genauigkeit und minimalem Materialverlust erzeugt. Im Vergleich zu herkömmlichen Schneidmethoden entstehen beim Laserschneiden schmalere Schlitze, wodurch Sie mehr Materialanteile einsparen können.
Arten des Laserschneidens
Das Laserschneiden kann in vier Kategorien eingeteilt werden: Laserverdampfung, Laserschmelzen, O2 Laserschneiden und Laserritzen mit kontrolliertem Bruch.
1. Laserverdampfung
Bei der Laserverdampfung wird ein Laserstrahl mit hoher Energiedichte zum Erhitzen von Material verwendet. Bei Kontakt steigt die Temperatur des Materials schnell auf seinen Siedepunkt und das Material beginnt zu Dampf zu verdampfen. Da diese Dämpfe schnell austreten, entsteht ein Schnitt im Material.
Diese Art des Laserschneidens erfordert viel Leistung und Leistungsdichte und wird hauptsächlich zum Schneiden extrem dünner Metallmaterialien und nichtmetallischer Materialien wie Papier, Stoff, Holz, Kunststoff und Gummi verwendet.
2. Laserschmelzen
Beim Laserschmelzen wird das Material mit einem Laserstrahl schnell erhitzt und mit einem nicht oxidierenden Gas (z. B. Ar, He, N usw.) das geschmolzene Material entladen. Das nicht oxidierende Gas wird mit hohem Druck zusammen mit dem Strahl durch die Düse gesprüht, wodurch sich das Material bei Kontakt mit dem Strahl sofort entladen kann.
Beim Laserschmelzen wird das Metall nicht vollständig verdampft und es wird nur 1/10 der für die Laserverdampfung erforderlichen Energie benötigt. Diese Art des Laserschneidens wird hauptsächlich zum Schneiden von Materialien verwendet, die nicht leicht oxidieren, oder von aktiven Metallen wie Edelstahl, Titan, Aluminium und deren Legierungen.
3. Die2 Laser schneiden
O2 Beim Laserschneiden wird das Material mit einem Laserstrahl schnell erhitzt und O2, ein oxidierendes Gas, um das geschmolzene Material abzugeben. In O2 Beim Laserschneiden interagiert das oxidierende Gas mit dem Material und löst eine Oxidationsreaktion aus, die eine große Wärmemenge freisetzt. Anschließend werden das geschmolzene Oxid und das geschmolzene Material aus der Reaktionszone ausgeblasen, was zu einem Schnitt im Material führt. In diesem Zusammenhang O2 Das Laserschneiden ähnelt dem Autogenschneiden.
Da die Oxidationsreaktion im Schneidprozess viel Wärme erzeugt, beträgt der Energiebedarf beim Lasersauerstoffschneiden nur die Hälfte des Energiebedarfs beim Laserschmelzen und die Schnittgeschwindigkeit ist deutlich höher als beim Laserverdampfen und Laserschmelzen.
O2 Laserschneiden wird hauptsächlich für Metallmaterialien verwendet, die leicht oxidieren können, wie z. B. Kohlenstoffstahl, Titanstahl und wärmebehandelter Stahl.
4. Laserritzen mit kontrolliertem Bruch
Beim Laserritzen wird ein Laserstrahl mit hoher Energiedichte verwendet, um die Oberfläche eines Metallmaterials abzutasten und eine Reihe kleiner Rillen, auch „Ritzlinien“ genannt, zu erzeugen. Dann wird ein bestimmter kontrollierter Druck auf die Oberfläche ausgeübt, wodurch das Material entlang der Ritzlinien reißt.
Laserritzen wird hauptsächlich zur Herstellung von Halbleiterwafern, LED-Leuchten und anderen Produkten verwendet, die eine feine Kontrolle und mikroskopische Präzision erfordern. Daher handelt es sich bei den zum Laserritzen verwendeten Lasern im Allgemeinen um gütegeschaltete Laser und CO2 Laser bietet.
Eigenschaften
Im Vergleich zu anderen thermischen Schneidverfahren ist das Laserschneiden insgesamt ein schnellerer Prozess und bietet eine überlegene Schnittqualität. Das Laserschneiden bietet folgende Vorteile:
1. Überlegene Schnittqualität: Aufgrund der hohen Energiedichte und Präzision des Laserkontaktpunkts führt das Laserschneiden zu besseren Ergebnissen.
A. Beim Laserschneiden entsteht ein extrem schmaler Schnitt. Die beim Laserschneiden erzeugte Schnittbreite beträgt weniger als 0.001 Zoll und die Maßgenauigkeit ist mit etwa ± 0.0005 Zoll außergewöhnlich präzise.
B. Durch das Laserschneiden entstehen extrem glatte Kanten, sodass es als letzter Produktionsschritt eingesetzt werden kann, ohne dass eine zusätzliche mechanische Bearbeitung erforderlich ist.
C. Beim Laserschneiden entstehen minimale Verformungen am Werkstück und das Material in der Nähe des Schnitts wird kaum beeinträchtigt. Auch die Form des Schlitzes ist durchgängig rechteckig.
2. Hohe Schneidleistung: Der gesamte Laserschneidprozess kann vollständig CNC-gesteuert sein, ohne dass manuelle Eingriffe erforderlich sind. Während eines Laserschneidvorgangs müssen Benutzer lediglich das Bewegungssteuerungssystem konfigurieren. Die Konfigurationen können für verschiedene Formen angewendet werden. Darüber hinaus können Laserschneidmaschinen mit mehreren CNC-Arbeitstischen ausgestattet werden, was die Effizienz bei der Arbeit mit großen oder mehreren Werkstücken deutlich verbessert.
3. Schnelle Schnittgeschwindigkeit: Ein Laser mit einer Leistung von 1200 W kann beim Schneiden einer 600 mm dicken kohlenstoffarmen Stahlplatte eine Schnittgeschwindigkeit von 2 cm/min erreichen. Ein Laser gleicher Leistung kann beim Schneiden einer 1200 mm dicken Polypropylenharzplatte eine Schnittgeschwindigkeit von 5 cm/min erreichen. Während des Laserschneidprozesses muss das Material nicht eingespannt und fixiert werden, wodurch Schäden an den verwendeten Werkzeugen vermieden und die Zeit zum Be- und Entladen von Werkstücken verkürzt werden können.
4. Berührungsloses Laserschneiden: Der Schneidbrenner hat keinen Kontakt zum Werkstück, was einen minimalen bis minimalen Verschleiß der verwendeten Werkzeuge gewährleistet. Darüber hinaus ist kein Werkzeugwechsel zur Bearbeitung unterschiedlicher Teile und Formen erforderlich. Benutzer müssen lediglich die Ausgabeparameter des Lasers ändern. Der Laserschneidprozess erzeugt außerdem wenig Lärm, geringe Vibrationen und keine Umweltverschmutzung.
5. Breiter Anwendungsbereich: Im Vergleich zum Autogenschneiden und Plasmaschneiden eignet sich das Laserschneiden für eine breitere Palette von Materialien, darunter Metall und Nichtmetall sowie Verbundwerkstoffe auf Metall- und Nichtmetallbasis. Verschiedene Materialien sind aufgrund ihrer unterschiedlichen thermophysikalischen Eigenschaften unterschiedlich gut für das Laserschneiden geeignet.
Anwendungen
Die meisten Laserschneider werden heutzutage durch CNC-Programme gesteuert oder zu automatisierten Robotern umgebaut. Daher ist das Laserschneiden für fast alle Materialien geeignet, um alle Arten von Formen zu erzeugen, sowohl zweidimensional als auch dreidimensionale.
Im Bereich der Automobilherstellung wird das Laserschneiden häufig zum Schneiden komplizierter Kurven wie Karosseriebleche, Motorhauben, Dächer, Autofenster, Rohre, Airbag-Komponenten und verschiedene andere Teile eingesetzt. Im Luft- und Raumfahrtbereich wird die Laserschneidtechnologie zum Schneiden spezieller Luftfahrtteile wie Triebwerksflammrohre, Flugzeugrahmen, Heckflügelplatten, Hubschrauberrotoren und vieles mehr eingesetzt.
Die Laserschneidtechnologie wird auch häufig für nichtmetallische Materialien eingesetzt. Laserschneiden kann nicht nur für Materialien mit hoher Härte und Sprödigkeit wie Siliziumnitrid, Keramik und Quarz verwendet werden, sondern auch für flexible Materialien wie Stoff, Papier, Kunststoffplatten und Gummi.
Zukunftstrends
1. Das Laserschneiden wird die industrielle Revolution weiter vorantreiben.
Das Laserschneiden hat sowohl neuen als auch alten Herstellern zahlreiche wirtschaftliche Vorteile gebracht. Seine Kernkomponente, die Laserlichtquelle, ist eine wichtige Komponente, die die Schneidfähigkeit eines Laserschneiders bestimmt.
In den letzten 40 Jahren seit dem Die Anfänge des LaserschneidersDie wichtigste technologische Entwicklung bei Laserlichtquellen ist der Ersatz von CO2-Laserschneidmaschinen durch Faserlaserschneiden.
Wenn Sie fragen, ob es eine neue Laserlichtquelle geben wird, die günstiger als Faserlaser ist, eine bessere Leistung bietet und einen feineren Strahl liefert, lautet die Antwort ohne Zweifel „Ja“. Aber wenn man fragt, um welche Art von Laser es sich handeln würde, wäre es jetzt unmöglich, eine genaue Antwort zu geben. Es versteht sich von selbst, dass es bei Laserlichtquellen in Zukunft noch zahlreiche Weiterentwicklungen geben wird.
2. Hochleistungsfaserlaser werden eine vorherrschende Kraft auf dem Markt für Laserschneidmaschinen werden.
Lichtwellenleiter-Schneidemaschinen verschiedener Leistungsbereiche haben eine große Ära in der Fertigung eingeläutet. Diese Laserschneidmaschinen gibt es in verschiedenen Formen und Größen, die jeweils ihre eigenen Anwendungsfälle haben. Wenn man jedoch darüber nachdenkt, welche Art von Laserschneidmaschine in Zukunft branchenübergreifend am weitesten verbreitet sein wird, ist der Hochleistungs-Faserlaser zweifellos die sicherste Wahl.
Diese Maschinen bringen höhere Leistung, höhere Präzision und größere Schneidkapazität in die Laserschneidtechnologie und werden laut Branchenexperten, Wissenschaftlern und Anwendern einen massiven Einfluss auf den Laserschneidmarkt haben.
Daher wird eine große Anzahl von Herstellern von Hochleistungs-Faserlaser-Schneidemaschinen zwangsläufig einen harten Marktwettbewerb auslösen, der letztendlich den Verbrauchern zugute kommt. Dies wird in naher Zukunft die Grenzen in Bezug auf Qualitätskontrolle und Herstellungsstandards verschieben, sodass nur Unternehmen mit ausgezeichneter Produktqualität, kontinuierlichem Fokus auf Forschung und Entwicklung und der Beherrschung zentraler Wettbewerbstechnologien an der Spitze bleiben können.
3. Das Zeitalter der Intelligenz kommt.
Technologische Entwicklungen auf der ganzen Welt wie die „Industrie 4.0“ in Deutschland und die zunehmende Einführung intelligenter Fabriken in China sind klare Anzeichen dafür, dass die vierte industrielle Revolution bevorsteht. Und damit wird in der Laserschneidindustrie eine Ära der intelligenten Fertigung anbrechen. Dazu gehört die Massenintegration von Netzwerktechnik, Kommunikationstechnik und Computersoftware mit hochpräzisen CNC-Laserschneidmaschinen.
Dementsprechend hat die Entwicklung automatisierter Laserschneidmaschinen die Produktionskapazität und Automatisierung von Blechwerkstätten erheblich verbessert. Aus Gründen der Präzision werden Laserschneidmaschinen zwangsläufig selbst entwickelte Netzwerkkommunikationsfähigkeiten nutzen, um mit verschiedenen Maschinen in Blechfabriken zu kommunizieren, darunter Blechabwickellinien, Biegemaschinen, CNC-Stanzmaschinen, Schweiß- (Niet-)Verbindungseinheiten, Strahlmaschinen usw Beschichtungsanlagen.
Auch andere Geräte, die in ein einheitliches Produktionsplan-, Aufgaben- und Bewertungsmanagementsystem eingebettet sind, werden für die Verwaltung einer Blechwerkstatt von entscheidender Bedeutung sein. Infolgedessen eine große Anzahl von Laserschneidmaschine Die Hersteller werden sich in Zukunft schrittweise in Blechbearbeitungsunternehmen verwandeln.
Quelle aus stylecnc.com
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