√ŘŐ“īę√Ĺ»ŽŅŕ

Ta kontakt

≥Ę≤Ļ≤űĪūįý≤űįž√§įý≤‘ĺĪ≤‘≤Ķ av pl√•t: Typer, f√∂rdelar och material

laser marking example

Introduktion till laserskärning

Skärning är en integrerad del av en ståltillverkningsprocess Рdet är en av de mest använda delarna av processen, tillsammans med något som svetsning eller bockning. Stålskärning är också en mycket nyanserad process som har flera olika varianter, vare sig det handlar om sågning, plasmaskärning, vattenstråleskärning eller laserskärning. Den allra sista skärningstypen på denna lista är huvudfokus för detta inlägg.

≥Ę≤Ļ≤űĪūįý≤űįž√§įý≤‘ĺĪ≤‘≤Ķ av pl√•t √§r en process d√§r man separerar en del av materialet fr√•n den andra – man anv√§nder en koncentrerad laser som f√∂r√•ngar materialet vid kontakt. √Ąven om det b√∂rjade som en sofistikerad tillverkningsmetod som bara passade f√∂r storskaliga industrier, har den utvecklats tillr√§ckligt mycket sedan dess f√∂r att lasersk√§rningsh√•rdvara ska kunna anv√§ndas av sm√•f√∂retag, arkitekter, skolor och till och med enskilda entusiaster och hobbyister.

Historien om laserskärning

Det skulle vara ganska sv√•rt att hitta n√•gon som inte vet vad en laser √§r i v√•r tid. Att sj√§lva ordet √§r en akronym √§r dock fortfarande ett mysterium f√∂r ganska m√•nga m√§nniskor. ”Laser” st√•r f√∂r Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (ljusf√∂rst√§rkning genom stimulerad str√•lningsemission) – och det √§r relativt l√§tt att f√∂rst√• att ett kortare ord skulle vara mycket l√§ttare att ta till sig som en del av mainstream i st√§llet f√∂r den munfullhet som √§r det fullst√§ndiga namnet p√• denna teknik.

Ett annat faktum om lasersk√§rning som teknik som √§r √§nnu mindre k√§nt √§r att den ursprungligen konceptualiserades av ingen mindre √§n Albert Einstein sj√§lv, med sin uppsats kallad ”On the Quantum Theory of Radiation” som lade fram teorin om laser som teknik. Det kr√§vdes ytterligare n√•gra iterationer och flera andra forskare f√∂r att f√∂rnya Einsteins id√©er innan sj√§lva tekniken blev n√•gorlunda m√∂jlig i mitten av f√∂rra seklet.

Den första verkliga prototypen av en pulserande laser dateras till år 1960, och en prototyp av en gaslaser följde relativt snart därefter. Det var här som ett annat problem med lasern som teknik kom ifrån Рdet var en teknik utan användningsområde. Detta varade naturligtvis inte länge, och det tog bara några år innan industrin skapade den första laserskärmaskinen (1965, av Western Electric Engineering Research Center) för att skära hål i diamantmallar.

Detta var det f√∂rsta tekniska anv√§ndningsomr√•det f√∂r lasern som teknik, men det mest popul√§ra uppstod bara tv√• √•r senare – 1967. Det var en lasersk√§rmaskin med gasstr√•le som anv√§ndes f√∂r att sk√§ra tjocka pl√•tar av metall (1 mm tjockt). Detta specifika anv√§ndningsfall visade sig vara s√• effektivt att det snabbt spreds till m√•nga andra branscher som arbetar med olika metalltyper – med flygindustrin som det f√∂rsta exemplet p√• att en laser anv√§ndes f√∂r att sk√§ra mer ”vanliga” metalltyper som titan och keramik.

Men det fanns också ett antal användningsfall som inte alls var förknippade med metaller Рtill exempel användningen av laser för att skära textilier. Ett av de största skälen till detta särskilda materialval var att de lasergenererande apparaterna hade en ganska begränsad effekt vid den tiden, så de kunde inte generera tillräckligt med värme för att kunna överträffa de flesta metallers värmeledningsförmåga.

laser marking example

Fördelar och brister med laserskärning

Nu n√§r vi k√§nner till lasersk√§rningens korta historia √§r det dags att se varf√∂r just denna sk√§rmetod √§r s√• popul√§r nuf√∂rtiden – b√•de f√∂r industrier och vanliga anv√§ndare. ≥Ę≤Ļ≤űĪūįý≤űįž√§įý≤‘ĺĪ≤‘≤Ķ har ett ganska stort antal f√∂rdelar, fr√•n snabbhet till skala och konfigurerbarhet, men den har ocks√• sin egen del av nackdelar – inklusive dess kostnad, begr√§nsningar n√§r det g√§ller materialtjocklek och s√• vidare. Nu ska vi g√• in mer i detalj p√• b√•de f√∂rdelar och nackdelar med lasersk√§rning.

Fördelar med laserskärning

  • Den enda kontakten mellan maskinen och metallstycket √§r via sj√§lva str√•len, vilket inneb√§r att sj√§lva maskinen skulle kunna leva l√§ngre eftersom den inte har n√•gon mekanisk friktion under eller efter lasersk√§rningen.
  • Automatisering spelar en stor roll vid lasersk√§rning eftersom m√•nga av dess delar √§r h√∂gt automatiserade – det m√∂jligg√∂r en o√∂vertr√§ffad precision samtidigt som manuella arbetskostnader minskas eller helt och h√•llet tas bort. Vissa dyrare typer av lasersk√§rningsmaskiner inneh√•ller till och med uppf√∂ljningsband och matningssystem f√∂r att automatisera och effektivisera processen √§nnu mer.
  • Extremt h√∂g precision √§r en sj√§lvklarhet f√∂r denna sk√§rningstyp, med en genomsnittlig felmarginal p√• +/- 0,1 mm, och f√∂rm√•gan att utf√∂ra den h√§r typen av operationer upprepade g√•nger med h√∂gst +/- 0,05 mm skillnad g√∂r det extremt enkelt f√∂r lasersk√§rning att anv√§ndas vid st√•ltillverkning n√§r m√•nga identiska delar beh√∂vs. Allt detta √§r endast m√∂jligt eftersom lasersk√§rningsapparater styrs av numerisk datorstyrning (CNC) med liten eller ingen inblandning fr√•n en m√§nniska, bortsett fr√•n den f√∂rsta sk√§rinst√§llningen.
  • Om inst√§llningen √§r r√§tt skulle lasersk√§rning endast l√§mna en relativt liten grump p√• sk√§rningsplatsen – men det beror p√• materialet som sk√§rs.
  • Laserskuren pl√•t √§r ocks√• snabbare √§n mer traditionell mekanisk sk√§rning, √§ven om det oftast bara g√§ller material med en tjocklek p√• upp till 10 mm. Det finns ocks√• vissa specifika materialtyper som endast kan sk√§ras med en lasermaskin, eftersom mekaniska sk√§rmetoder inte klarar av att g√∂ra samma sak.
  • ≥Ę≤Ļ≤űĪūįý≤űįž√§įý≤‘ĺĪ≤‘≤Ķ √§r m√•ngsidig och l√§mpar sig f√∂r m√•nga olika material – inte bara metaller, utan √§ven tr√§, papper, akryl, MDF med mera. De flesta lasersk√§rare kan ocks√• laserm√§rka med minimala justeringar som kr√§vs, vilket g√∂r det mycket enklare att utf√∂ra olika operationer med samma maskin.

Problem med laserskärning

  • Den initiala kostnaden f√∂r lasersk√§rningsmaskiner √§r extremt h√∂g. Det kan kompensera en hel del av det n√§r det g√§ller l√•ngsiktigt underh√•ll och √∂vergripande effektivitet, men den initiala kostnaden f√∂r sj√§lva h√•rdvaran √§r fortfarande enorm.
  • En lasersk√§rmaskin m√•ste hanteras och underh√•llas av ett proffs f√∂r att den ska n√• sin fulla potential – det kr√§vs en hel del erfarenhet fr√•n en enskild branschexpert f√∂r att kunna hantera en lasersk√§rmaskin med s√• h√∂g prestanda som m√∂jligt.
  • Som vi har n√§mnt flera g√•nger √§r m√•nga av lasersk√§rningens f√∂rdelar endast till√§mpbara upp till en viss materialtjocklek. Det tenderar att bli mycket mindre effektivt om materialet i fr√•ga √§r √∂ver 15 eller 20 mm tjockt.
  • Eftersom lasersk√§rning i sin natur fortfarande i huvudsak √§r en v√§rmebehandling finns det n√•gra mycket specifika material som kan och inte kan hanteras med lasersk√§rning – eftersom vissa material kan sm√§lta under sk√§rningsprocessen och producera mycket farliga r√∂kgaser som skulle utg√∂ra en verklig fara om de inte behandlas p√• r√§tt s√§tt med ett bra ventilationssystem i f√∂rv√§g.

Typer av laserskärning

En av st√•ltillverkningens vanligaste metoder f√∂r att interagera med metaller √§r att utf√∂ra lasersk√§rning av st√•l. ≥Ę≤Ļ≤űĪūįý≤űįž√§įý≤‘ĺĪ≤‘≤Ķ som helhet utm√§rker sig genom noggrannhet, snabbhet och effektivitet i processen – inte bara vid sk√§rning utan √§ven vid m√§rkning, gravering, svetsning med mera. Det √§r v√§rt att n√§mna att det finns tv√• huvudtyper av lasersk√§rningsmaskiner – CO2 och fiber. Den f√∂rstn√§mnda √§r en ursprunglig, √§ldre teknik, medan den sistn√§mnda √§r en nyare introduktion i branschen.

Koldioxidlaserens arbetsprincip

Eftersom det är en mer traditionell laserskärningsmetod börjar den med en stråle från en laserapparat som riktas mot en spegel. En spegel (eller speglar) används för att bygga upp strålens energi, som senare koncentreras till en stråle med hjälp av en lins. Det är denna fokuserade laserstråle som används för att smälta metallen i fråga.

En särskild typ av gas är också inblandad i denna process, och den exakta gastypen beror på vilken metalltyp som ska skäras. Om metallen i fråga är mjukt stål behövs infusion av rent syre för att få igång brännprocessen. När det gäller aluminium eller rostfritt stål är gasen i fråga vanligtvis kväve, vilket främst används för att hålla snittet rent efteråt och för att blåsa bort den smälta metallen Рeftersom en laserstråle kan smälta dessa metalltyper med lätthet.

Det sätt på vilket lasern fungerar i sin helhet innebär att materialet som den försöker skära ska absorbera den värme som laserstrålen avger. Majoriteten av metalltyperna är dock reflekterande i någon grad, vilket skapar en ganska hög ingångsnivå för lasergeneratorer för att kunna skära stål med CO2. Detta är också anledningen till att vissa kvaliteter av aluminium- eller kopparlegeringar inte kan skäras med koldioxidlaser på samma sätt som man laserskär rostfria stålelement Рeftersom alla dessa material är för reflekterande till sin natur.

Den apparat som används för att generera en laserstråle skulle förstöras med den värme som reflekteras mot maskinen från metallstycket innan stycket smälter.

Fiberlaserens arbetsprincip

Fiberlaser som lasertyp är ganska ny, och det första exemplet presenterades 2008 på världens största mässa för plåttillverkning som heter EuroBLECH. Denna metod ska vara lösningen för att skära de tidigare nämnda starkt reflekterande metallerna Рmässing, koppar, aluminium, galvaniserat stål osv.

En fiberlaser är i princip en förbättring jämfört med CO2-laserskärning på alla punkter Рsjälva tekniken är enklare, arbetsstycket är mer hållbart, skärprocessen är effektivare osv. Banker av dioder skapar laserljuset, och det förstärks genom att det kanaliseras genom optiska kablar. Dessa kablar är fyllda med sällsynta grundämnen Рtulium, erbium osv. Ljuset från dessa kablar fokuseras sedan av linsen för att starta skärprocessen.

Detta system behöver inte värmas upp innan det startar, det behöver inte tillsättas någon form av gas under processen, och det omfattar inte någon som helst omjustering av speglarna eftersom speglarna i sig inte är en del av processen. Metoden i sig är också mycket mer kostnadseffektiv eftersom man förlorar mycket mindre värme när man laserskär rostfritt stål Рmed cirka 75 procent värmeomvandlingsgrad, jämfört med 20 procent för CO2-metoden.

steel laser cutting example

≥Ę≤Ļ≤űĪūįý≤űįž√§įý≤‘ĺĪ≤‘≤Ķ av olika material

Vi har redan n√§mnt √§mnet olika material som kan anv√§ndas f√∂r lasersk√§rning flera g√•nger, s√• det √§r dags att f√∂rklara det lite mer i detalj. ≥Ę≤Ļ≤űĪūįý≤űįž√§įý≤‘ĺĪ≤‘≤Ķ som process kan fungera med en m√§ngd olika material – och det √§r inte heller begr√§nsat till metallvarianter. Men det finns ocks√• vissa material som kanske inte passar kriterierna f√∂r lasersk√§rning, trots att det ser ut att passa perfekt.

Material som inte rekommenderas för laserskärning

Startskottet för listan över material som du inte kan skära med laser är ett material som kallas glasfiber. Det är en kombination av epoxiharts och själva glaset, vilket skapar en variant av glas som har alla svårigheter att skäras med en laser som med vanligt glas Рoch det avger dessutom giftiga ångor under den processen på grund av epoxihartset.

PVC, eller polyvinylklorid, är en annan deltagare på denna lista, som avger giftiga ångor och syror när den skärs med laser Рmed möjlighet att vara skadlig för både operatören och själva hårdvaran (som en källa till korrosion).

ABS (akrylnitrilbutadienstyren) och HDPE (högdensitetspolyeten) befinner sig i en mycket likartad situation här Рett material som direkt smälter i stället för att skäras när det placeras under en laserstråle, vilket ger ett fruktansvärt snitt och en enorm röra på arbetsbänken efteråt.

Polykarbonat kan skäras med en laserstråle om materialet är mindre än 1 mm tjockt. Allt som är tjockare är dömt att misslyckas, eftersom materialet tenderar att absorbera den infraröda strålningen, vilket åtminstone missfärgar separata delar av arbetsstycket och i värsta fall skapar en brand.

De två sista exemplen på denna lista är polypropylenskum och polysteren. Båda dessa material fattar direkt eld så snart skärningsprocessen börjar. Andra problem kan naturligtvis uppstå senare, men det faktum att det börjar brinna borde redan vara tillräckligt för att avråda dig från att försöka skära eller märka en bit av detta material med en laserstråle.

Material som kan skäras med laser

Den första delen av denna kategori handlar om olika typer av metaller Рicke-järnmetaller, mjukt stål, aluminium och många andra. Dessa material kan vara upp till 30 mm tjocka, men det övre intervallet för denna parameter tenderar att skilja sig ganska mycket beroende på kraften hos hårdvaran i fråga (samt skickligheten hos operatören som hanterar den laserskärda plåtanordningen).

Plast kan också skäras med den här processen Рlucit, akryl och PMMA (polymetylmetakrylat) är några av de mer populära exemplen på genomskinlig plast, och de är i allmänhet ganska lätta att skära och lämnar en bra finish efter skärningsprocessen, eftersom materialets kanter smälter bort av värmen. POM (polyoximetylen) är också en variant av plast, även om den har ett helt annat syfte Рden är mer lämplig för den tekniska sektorn för olika kugghjul, medicinska instrument, glidelement, livsmedelsförpackningar osv.

Trä är också lämpligt för laserskärning, med typer som MDF och plywood som är utmärkta för olika komplexa operationer. Dessa träelement måste dock undersökas noggrant i förväg för att se till att det inte finns någon harts eller olja på träbiten som kan fatta eld under skärningsprocessen.

√Ėverraskande nog finns √§ven kartong och papper med p√• denna lista √∂ver material som kan modifieras med hj√§lp av lasersk√§rning. Ett av de mest popul√§ra exemplen p√• lasersk√§rning av dessa tv√• ovanliga material √§r intrikata br√∂llopsinbjudningar med m√•nga element inblandade.

Samtidigt kan det vara svårt att föreställa sig att något så ömtåligt och reflekterande som glas kan skäras med laser Рmen det går att göra. Det ställer visserligen höga krav på lasereffekten i första hand, och kylsystemet är obligatoriskt för den här typen av verksamhet Рmen det är möjligt att utföra laserskärning på olika glaselement.

Aluminium och laserskärning

laser cutting on wood exampleAluminium är definitivt en av de tuffare utmaningarna när det gäller laserskärning av metall, eftersom aluminium är ett mycket reflekterande material som komplicerar hela skärningsprocessen mycket på grund av att den reflekterade laserstrålen kan skada skärningsmaskinerna eller orsaka allmänna egendomsskador. Det finns flera olika sätt att försöka förhindra detta från att hända Рvare sig det är en icke-reflekterande beläggning eller användning av en specifik aluminiumlegering som har en minskad reflekterande effekt i allmänhet.

Samtidigt har dessa metoder också sina egna problem. Mindre reflekterande aluminiumkvaliteter kanske inte är lämpliga för specifika förhållanden eller uppgifter som de ursprungligen var avsedda för, och den icke-reflekterande beläggningen kan fortfarande brännas igenom av laserstrålen, vilket avslöjar den tidigare nämnda starkt reflekterande ytan.

≥Ę≤Ļ≤űĪūįý≤űįž√§įý≤‘ĺĪ≤‘≤Ķsprocessen f√∂r aluminium kan ocks√• l√§mna en grump i kanterna p√• ett arbetsstycke, √§ven om sj√§lva sk√§rningen var framg√•ngsrik. Vissa tillverkare tar bort den mekaniskt, och andra l√§gger mer tid p√• exakt maskininst√§llning f√∂r att undvika att l√§mna en grump helt och h√•llet.

Med tanke på alla ovannämnda problem är det fortfarande mycket effektivare att laserskära aluminium än via någon annan skärningsmetod. Det kan erbjuda en av de bästa kombinationerna av snabbhet och effektivitet, om rätt kompetensnivå är involverad i processen. Om ditt mål är att laserskära aluminium Рfinns det dock flera nyanser som du måste hålla i minnet.

Först och främst är aluminiumets kvalitet viktig att ta hänsyn till. En högre aluminiumkvalitet innebär vanligtvis fler element i legeringen Рoch därmed mindre reflekterande karaktär hos materialet som helhet.

Det finns också frågan om vilken lasertyp du kommer att använda för att skära aluminium. Som vi har nämnt tidigare finns det två olika typer av laserskärning av stål som en tillverkare kan ha РCO2 eller fiber. Den senare är den föredragna typen av laserskärningsmaskiner medan den förstnämnda kan ha vissa problem med reflektioner och är lite mer benägen att skadas under laserskärning av aluminiumprocessen.

√Ąmnet kraft √§r ocks√• viktigt i det h√§r fallet. F√∂rutom den allm√§nna regeln ”mer effekt = b√§ttre” f√∂r dina lasersk√§rningsuppgifter f√∂r aluminium finns det ocks√• problemet med att CO2- och fiberlasrar har olika effektutg√•ng med liknande startparametrar p√• grund av att fiber √§r mycket effektivare n√§r det g√§ller effektomvandling. Ett annat anv√§ndbart knep h√§r √§r att v√§lja r√§tt fokuseringsavst√•nd f√∂r lasern f√∂r att f√∂rb√§ttra det √∂vergripande resultatet och minska risken f√∂r att sk√§rningen blir d√•lig.

Generellt sett är laserskärning upp till cirka 8 mm i tjocklek relativt lätt, och det börjar bli mycket sämre när aluminiumet blir tjockare. 20 mm är där effektiviteten hos en laser för aluminiumskärning slutar helt och hållet och att försöka skära tjockare aluminium är i stort sett meningslöst. Vid den här tidpunkten skulle det vara ett mycket bättre val att använda en typ av vattenstråleskärning för tjockare aluminiumarbetsstycken.

Framtiden för laserskärning

√Ąven om fiberlasersk√§rningstypen kan vara √∂verl√§gsen sin f√∂reg√•ngare p√• n√§stan alla s√§tt, √§r den fortfarande l√•ngt ifr√•n lika popul√§r som CO2-lasersk√§rning – mest p√• grund av att lasersk√§rning som helhet har f√∂rknippats med koldioximetoden under en tid nu, och tillverkningsindustrin som bransch √§r mycket l√•ngsam och f√∂rsiktig med att inf√∂ra nyare teknik, √§ven n√§r den √§r flera g√•nger effektivare √§n den befintliga.

Fiberlaserskärning är också mindre kostsamt att underhålla i längden, eftersom maskinerna är mindre sofistikerade och kräver mindre insatser för att stödja. Metoden i sig är snabbare än CO2-skärning Рmen den är fortfarande inte lika bra för att skära tjockare metaller. Detta kan vara den enda betydande fördelen som CO2-skärning har Рatt hantera metaller som är 10 mm tjocka eller mer.

Tillverkningsindustrin som helhet är mycket långsam när det gäller att anpassa sig och ändra sina metoder, men fiberlasertypen är redan på väg att överträffa CO2-lasertypen i sin popularitet. Denna typ av konkurrens och mångfald driver också många tekniska processer framåt och utvecklar bättre sätt att interagera med metalldelar, inklusive skärande processer.

Slutsats

Sk√§rning som helhet √§r en viktig del av varje tillverkningsprocess. ≥Ę≤Ļ≤űĪūįý≤űįž√§įý≤‘ĺĪ≤‘≤Ķ √§r en av flera olika typer av sk√§rning som process och erbjuder ett antal f√∂rdelar f√∂r specifika uppgifter samtidigt som den har sin egen andel av nackdelar. Denna artikel g√•r ocks√• kortfattat igenom lasersk√§rningens historia, liksom olika material som kan sk√§ras med en laserstr√•le och flera typer av lasersk√§rning n√§r det g√§ller maskiner.

√ŘŐ“īę√Ĺ»ŽŅŕ √§r ett p√•litligt st√•ltillverkningsf√∂retag som erbjuder ett antal tj√§nster till sina kunder, inklusive b√•de specifika operationer med metaller och en komplett process f√∂r att tillverka specifika delar eller detaljer. ≥Ę≤Ļ≤űĪūįý≤űįž√§įý≤‘ĺĪ≤‘≤Ķ ing√•r ocks√• i denna lista och erbjuder m√∂jligheten att sk√§ra vanligt st√•l, rostfritt st√•l, aluminium och till och med speciella typer av st√•l – Strenx, Raex, Hardox osv.

√ŘŐ“īę√Ĺ»ŽŅŕ erbjuder tv√• automatiskt utbytbara arbetsbord som √§r 3000 x 1500 mm, med en hastighet p√• 200 m per minut, en accelerationshastighet p√• 20 m/s2, en precisionsmarginal p√• 0,03 mm och en materialtjocklek som den kan arbeta med mellan 0,5 och 25 mm. √ŘŐ“īę√Ĺ»ŽŅŕs lasersk√§rningskapacitet f√∂r pl√•t √§r ocks√• certifierad enligt EN 1090, vilket g√∂r det m√∂jligt att utf√§rda CE-certifikat f√∂r antingen b√§rande konstruktioner eller deras komponenter.

We value your privacy.

By using this site you agree to the use of cookies by the company in accordance with the Privacy Policy.

Have a questions or want to know more about our company? We'll be expecting you.