סקירה של מכונות לייזר לחיתוך מתכת ובחירתן

ציוד לייזר לחיתוך מתכות משמש במגוון רחב של תעשיות: הנדסת מכונות, מטלורגיה וייצור רהיטים. פופולריות זו נובעת מהעובדה שהיא מאפשרת לך ליצור חלקים של צורה מורכבת ברמת דיוק מוגברת. ציוד כזה יידונו במאמר שלנו.

לחתכי לייזר מתכת יש שלוש פונקציות עיקריות:

• חריטה: ציור תמונה, טקסט ואפילו צילום על משטח מתכת;
• חיתוך לייזר;
• חיתוך עקום.

בכל המקרים נוצרת תבנית לפיה מודול הבקרה הנומרי קובע את פרמטרי החיתוך. התוצאה היא מוצר מדויק לחלוטין.

העיצוב של כל חותך לייזר כולל מספר בלוקים:

• פולט - אחראי על יצירת זרם של פוטונים או דופק לייזר ממוקד צר;
• יחידת תנועת גז - מיועדת לניפוח מתכת חמה מאזור העבודה וקירור הרדיאטור;
• כונן - משמש להזזת הפולט על פני המשטח המטופל;
• שולחן חיתוך עובד - עליו מניחים את חומר העבודה, בעוד שהשולחן ניתן להחלפה;
• מודול CNC / ACS.

עקרון הפעולה של מכונות כאלה מבוסס על יצירת קרן צרה על ידי צינור לייזר המבצע עיבוד מתכת. כתוצאה מהמגע של הקורה עם פני החומר המעובד, נוצרת אפקט של טמפרטורה גבוהה, והיא מאפשרת חריטה או חיתוך של מתכת. במקרה זה, זרימת תערובת הגז נושבת החוצה את שכבת החומר המותך, מה שמבטיח חיתוך באיכות גבוהה. מכונות אלו יכולות לשמש לעבודה עם כל סוגי הפלדה, כמו גם עם מתכות לא ברזליות וסגסוגות שלהן.

המהות של העבודה של כל חותך לייזר מורכבת במיקוד קרן מכוונת צר, וכתוצאה מכך האנרגיה מתרכזת על פני החומר המעובד. הקוטר של קרן כזו אינו עולה על עשיריות המילימטר, מה שמבטיח את עובי החיתוך המינימלי. מהלך ההיתוך והשינוי שלאחר מכן של מבנה המתכת מתרחשים כתוצאה מהבאת מאפייני הכוח של קרן הלייזר לפרמטרים מסוימים. בהתאם למנגנון הפעולה, ישנם ארבעה סוגים עיקריים של מכונות כאלה.

חיתוך מתכת בלייזר יכול להתבצע בסביבת חמצן או חנקן, הבחירה תלויה במאפייני המתכת לעיבוד. לכן, כתוצאה מחשיפה לחמצן, מופעלות תגובות אקסותרמיות, שהאנרגיה התרמית שלהן מאפשרת לחתוך יריעות עבות למדי של פלדת סגסוגת נמוכה ופחמן.

לא מומלץ לחתוך משטחים מגולוונים או מגולוונים בחמצן. במקרה זה, החתך אינו אחיד, בנוסף, הסיכון להיווצרות סיב עולה. בעת חיתוך פלדת אל חלד או סגסוגת גבוהה, לא רצוי לאפשר חמצון של נקודת החיתוך. לכן, כאשר עובדים עם מתכות כאלה, גזים אינרטיים, לרוב חנקן, מבוקשים.

ניתן להשתמש בכל מדיום גז לחיתוך אלומיניום. אבל לעבודה עם סגסוגות טיטניום, לא ניתן להשתמש בזה ולא באחר, מכיוון ששני הגזים מתחילים להיספג על ידי פני המתכת וליצור שכבה שבירה. עבור חומר זה, יש לתת עדיפות למכשירי לייזר הפועלים בהליום או בארגון מטוהר מאוד.

באופן כללי, כל חותכי לייזר גז נותנים את גל הקרינה המקסימלי, ולכן הם מבוקשים בעת עיבוד מתכת מתכת בעובי מקסימלי.

יעילות גבוהה ופרודוקטיביות של הציוד מסופקת על ידי מכשירי לייזר סיבים אופטיים, הם מיושמים לעתים קרובות בצורה של מכונות מיני. יש להם את היתרונות הבאים.

• איכות קרן גבוהה. קו החיתוך דק יותר והנקודה קטנה יותר, מה שבדרך כלל משפר את יעילות העבודה.
• מהירות חיתוך גבוהה. בהשוואה לגז, זה פי שניים.
• עֲמִידוּת. השימוש בלייזר סיבים אופטיים מקצועי מבטיח ביצועים יציבים של עד 100 אלף שעות פעולת ציוד.
• יעילות מוגברת. יעילות ההמרה הפוטואלקטרית בחיתוך סיבים אופטיים תואמת ל-30%, שהם פי 2-3 יותר מאשר בחיתוך לייזר בסביבת גז.
• עלות שימוש נמוכה. צריכת החשמל של מתקני סיבים אופטיים אינה עולה על 30% מחיתוך לייזר באווירת גז.
• מינימום עלויות תחזוקה. היעדר הצורך בעדשות רפלקטיביות חוסך כסף רב בתחזוקת המכונה.
• הפעולה של ציוד כזה אינה קשה במיוחד. בשל השידור של הסיב האופטי, אין צורך להתאים את הפרמטרים של הנתיב האופטי.

אלמנט העבודה העיקרי של חותך לייזר דיודה הוא פולט בצורת גביש מוליכים למחצה הנוצר מהוד אופטי. בנוסף לדיודה, לייזר כזה כולל מכשיר מיוחד להפעלה מרשת זרם חילופין. זה מאפשר לך לשנות את הפרמטרים של קרינת הפלט.

עם זאת, לייזר מסוג דיודה נחות משמעותית מהגז והסיבים האופטיים מבחינת פרמטרי קוהרנטיות. מיקוד נותן סטייה גדולה, כך שאי אפשר לרכז אנרגיה בנפח המקסימלי. היתרון היחיד של ציוד כזה הוא הזולות היחסית שלו ביחס לכל שאר הדגמים.

עקרון הפעולה של לייזר במצב מוצק דומה לזה של גז. אבל יש לו גם מאפיינים משלו. בניגוד למדיום הגזי, נעשה שימוש כאן בתווך פעיל של צורות מוצקות. ככלל, מדובר בגבישים ובכוסות שונות המופעלות במגע עם יסודות אדמה נדירים. לייזרים כאלה מאופיינים ביעילות מוגברת, בעוד שמספר דגמים הם די קומפקטיים בגודלם. לפידים אלו מייצרים קורות עם אורכי גל שיכולות להתמודד עם מגוון רחב של מתכות ועוביים.

כיום בשוק קיימים חותכי לייזר למתכת ממגוון יצרנים. בין חברות זרות בשוק המקומי, המוצרים של מפעלים הממוקמים במדינות אירופה, ארה"ב, כמו גם ביפן ובטייוואן פופולריים מאוד:

• טראמפף (גרמניה);
• שולר (גרמניה);
• Trotec (אוסטריה);
• פארלי לייזרלאב (אוסטרליה);
• GCC (טייוואן).

בנוסף, מוצרים מתוצרת סין תופסים נתח שוק גדול. הדעה לגביו אינה חד משמעית, רבים מפקפקים באיכותו.עם זאת, חלק מהמותגים עם מתקני ייצור בסין פועלים בטכנולוגיה שוויצרית ובפיקוח קפדני של הלקוח. הם מייצרים מכונות חיתוך בלייזר בעלות מאפיינים טכניים ותפעוליים גבוהים במיוחד. חברות אלו כוללות:

• ארנב;
• ווטסן;
• בודור.

ברוסיה, חותכי לייזר מיוצרים על ידי המפעלים התעשייתיים Semiconductor Devices, LOMO, Plasma ו-Inversion. כל אחד מהם מציע סוגים מסוימים של מערכות לייזר. אין מפעלים בארצנו העוסקים בייצור של כל סוגי מכונות הלייזר בו זמנית.

בעת בחירת חותך לייזר למתכת, כדאי לשים לב למאפיינים הבאים.

• מבחר חומרים. קודם כל, יש צורך לקחת בחשבון את הפרטים הספציפיים של המיזם. חשוב להבהיר ממה עשויים החלקים לחיתוך ומה העובי שלהם. יש להשוות גורמים אלה לנתונים הטכניים של המכונה, לגודל אזור העבודה ולפרמטרים התפעוליים של הציוד.
• כּוֹחַ. ההספק הממוצע של כל מכונות הלייזר כיום נע בין 500 ל-6000 וואט. אם אתם מתכננים לחתוך יריעות מתכת בעובי של פחות מ-6 מ"מ, חותך לייזר 500-700W יספיק. כדי לעבוד עם חומר עבה יותר, אתה צריך לבחור את המכונות עם ההספק המרבי.
• חִבלוּל. כשמדובר במכונות סיבים אופטיים, אתה צריך לשים לב לחומרים מתכלים: מנועי סרוו, מדריכים, ראשי חיתוך, כימרות ואחרים. האיכות והפונקציונליות של רכיבים אלו משפיעות על הדיוק והמהירות של חיתוך הלייזר. כמה יצרנים חסרי מצפון משלימים ציוד לא עם רכיבים מקוריים, אלא עם עמיתיהם על מנת להפחית עלויות. זה יכול לבלבל את הקונה. לכן יש לברר מראש מידע על מקור החומרים המתכלים.
• איכות הציוד. בשנים האחרונות ישנה נטייה לצמצם את מחזור הייצור ברוב המפעלים. משרדים רבים, במיוחד אלו שנכנסו לאחרונה לשוק, אינם מקדישים תשומת לב מספקת לבדיקת חותכי הלייזר שלהם לפני המסירה ללקוח ואינם מבצעים בקרת איכות של הציוד. לכן בבחירת מכונה חשוב מאוד לשים לב לזמינות שירותי הבדיקה ולהכנה מוקדמת למכירה אצל היצרן.
• תחזוקת שירות. בעת בחירת ציוד, עדיף לתת עדיפות למכונות של אותם יצרנים ששירותי השירות שלהם מיוצגים באזור השימוש. אחרת, כל ליקוי במהלך הפעולה יוביל לתיקונים ארוכי טווח ובהתאם להפסקת ייצור.

מכונות חיתוך לייזר מתכת הן תכליתיות. וזה חל הן על החומרים המשמשים והן על רוחב אפשרויות הייצור. בפרט, הם יכולים לשמש לחיתוך וחריטה של ​​מתכות.

השימוש הנפוץ ביותר בציוד לייזר הוא חיתוך חומרים. מכונות שבהן כלי החיתוך העיקרי הוא לייזר נפוצות בעיבוד מתכת. הם מאפשרים לך להכין:

• אלמנטים בודדים של מבני פרסום פנים וחוץ;
• בוני מתכת ופאזלים;
• פריטי עיצוב;
• חלקים לדוגמנות רכב ומטוסים;
• מזכרות.

חריטה בלייזר של מוצרי מתכת יכולה להפוך את הדבר הפשוט ביותר למתנה שלא יסולא בפז. החריטה הברורה ביותר מתקבלת באמצעות קרן לייזר. התמונות המיושמות בטכניקה זו הן בעלות חיי מדף בלתי מוגבלים, הן אינן מפחדות משחיקה, מהשפעות של תמיסות חומצית-אלקליות, מים, קרינה אולטרה סגולה וטמפרטורה קיצונית.

בעזרת לייזר הנשלט על ידי מחשב ניתן לקבל תמונה עם פירוט מירבי. לעתים קרובות, דפוסים מורכבים נוצרים על משטחי מתכת ואפילו לשחזר תצלומים.

בעזרת קרן הלייזר ניתן לחרוט לא רק משטחים שטוחים אלא גם קמורים. במקרה זה, מנגנון קיבוע חומר מיוחד מחובר למנוע המכונה. סיבוב המנוע מועבר לחומר העבודה, הוא מתחיל לנוע במהירות נתונה וקרן הלייזר מחילה תמונה מכל הצדדים.