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Dank der ausgereiften Laserschneidtechnologie sind zahlreiche Hersteller von Laserschneidmaschinen auf dem Markt erschienen, die eine wettbewerbsfähige Massenproduktion ermöglichen und eine ausreichende Marktversorgung gewährleisten. Am Beispiel der Laserschneidmaschinen werden die Bearbeitungseigenschaften von Faserlaserschneidmaschinen, CO₂-Lasern und YAG-Festkörperlaserschneidmaschinen verglichen.
Der Fokuspunkt des Faserlasers kann bis zu 25 µm erreichen. Dadurch sind die Wärmeeinflusszone, die Schnittfuge und die Werkstückverformung gering, was zu einer höheren Schnittgenauigkeit führt. Als flexibles Bearbeitungsverfahren eignen sich Pipeline-Laser besonders für automatische Steuerungssysteme mit aktiver Nachführung, aktiver Kantenerkennung und aktiver Verschachtelung, wodurch die Produktionseffizienz deutlich gesteigert wird. Sie finden breite Anwendung beim Blechschneiden und bieten eine höhere Leistung und Kundenzufriedenheit. Präzise Bearbeitungsanforderungen werden hier besonders berücksichtigt.
Beim Schneiden von Metallblechen haben Faserlaser CO2-Laser und YAG-Festkörperlaser weitgehend ersetzt. Faserlaserschneidmaschinen sind bereits seit vielen Jahren auf dem Markt. Durch ihren Einsatz in verschiedenen Branchen kommen immer mehr Menschen mit optischen Fasern in Berührung.
Welche Vorteile bietet der Faserlaser in Laserschneidmaschinen?
(1) Schneidleistung
Der Laser arbeitet deutlich schneller als herkömmliche Schneidverfahren. Bei höherer Frequenz erreicht er Geschwindigkeiten von etwa 30 Metern pro Minute. Die Schnittgeschwindigkeit und -qualität der Faserlaserschneidmaschine sind um ein Vielfaches höher als bei Laserschneidmaschinen gleicher Leistung. Faserlaserschneidmaschinen zeichnen sich durch eine hohe Strahlqualität, geringe Schnittspaltbreite und ebene Schnittkanten aus.
(2) Höhere Leistungsfähigkeit
Die CO₂-Laserschneidmaschine erfordert eine Justierung des Laserstrahls. Die Justierung des optischen Pfades beeinflusst die Schnittqualität, daher muss der Bediener bestimmte technische Anforderungen erfüllen und der externe optische Pfad muss geschützt werden. YAG-Festkörperlaser weisen einen signifikanten thermischen Linseneffekt auf, der häufigen Schutz erfordert. Faserlaser hingegen übertragen den Lichtstrahl faseroptisch, benötigen keine Justierung oder Schutzmaßnahmen, bieten hohe Stabilität und eine einfachere Bedienung. Hinsichtlich Energieverbrauch und Gesamtkosten liegt der Wirkungsgrad von Faserlasern bei über 30 %, während er bei CO₂-Laserschneidmaschinen bei gleicher Leistung nur 5 % bis 15 % und bei Festkörperlasern lediglich 3 % beträgt. Die Schneidkosten von Faserlaserschneidmaschinen sind daher vergleichsweise niedriger.
(3) Qualität, Präzision und Schnitt
Die meisten herkömmlichen Werkbänke und minderwertigen Werkzeugmaschinen sind primitiv und nur in begrenztem Umfang einsetzbar. Die Rohmaterialien sind zwar vorhanden, aber von geringer Qualität. Um die Position der Oberfläche zu erhalten, sind zwei Bearbeitungsschritte erforderlich, bis die Teile getrennt werden können, wodurch die Genauigkeit nicht präzise messbar ist. Da der Laser den großen Vorteil bietet, auch kleinste Teile bearbeiten zu können, ist die Beschädigung des Rohmaterials nahezu null, da das Gerät präziser arbeitet und selbst Teile mit einer Dicke von nur 0,05 mm schneiden kann.
(4) Hohe Effizienz und hohe Präzision
Die Faserlaserschneidmaschine ist einfach zu bedienen und spart Zeit und Aufwand. Sie ermöglicht eine gerichtete Energieabgabe mit hoher Dichte, wodurch die Schnittlinie klein und hochpräzise ist. Dank des berührungslosen Bearbeitungsverfahrens wird das Material nicht gequetscht, sodass der Schnitt formstabil, glatt und gratfrei ist. Im Vergleich zu herkömmlichen Schneidverfahren entfällt das Schleifen des Werkstücks.
(5) Anwendbarkeit und breites Einsatzspektrum
Die Faserlaserschneidanlage kann eine Vielzahl von Metallen wie Kohlenstoffstahl, Kupfer und andere hochreflektierende Werkstoffe verarbeiten und eignet sich daher besonders für die Anforderungen der Blechbearbeitung, der 3C-Haushaltsgeräteindustrie und der Erneuerbare-Energien-Branche. Sie zeichnet sich durch hohe Kapazität, minimalen Bedienaufwand, geringen Wirkungsgrad und geringe Luftverschmutzung aus.
Wie man die Schnittqualität beurteiltLaserfaserschneidmaschine?
1. Oberflächenrauheit
Auf der Schnittfläche des Schneidteils ist die Oberflächenrauheit der oberen Schicht im Allgemeinen gleichmäßig und ändert sich nicht mit der Höhe, während die Rauheit der unteren Schicht mit der Höhe variiert. Je näher man sich der Unterkante nähert, desto größer ist die Oberflächenrauheit.
2. Untere Grate
Das Prinzip des Laserschneidens beruht darauf, dass der hochenergetische Laserstrahl die Metalloberfläche verdampft und die Schlacke auf der Werkstückoberfläche durch ein Hilfsgas abgeführt wird. Je kleiner der Lichtfleck nach dem Schneiden ist, desto höher ist die Schnittgenauigkeit und desto geringer der Spalt. Unter gleichen Bedingungen unterscheidet sich die Schnittgenauigkeit von Edelstahl und Aluminium deutlich: Edelstahl lässt sich präziser schneiden und die Schnittfläche ist glatter.
3. Vertikalität
Beim Laserschneiden von Platten mit einer Dicke von mehr als 2 mm sind die Schnitte ungleichmäßig verteilt und die Schnittrichtung variiert stark. Unabhängig davon, ob es sich um kontinuierliches oder gepulstes Laserschneiden handelt, wird die Oberfläche des Werkstücks in eine obere und eine untere Schicht unterteilt. Der Unterschied zwischen den beiden unteren Schichten besteht darin, dass die Schnittstreifen auf der Oberseite beim gepulsten Laserschneiden direkt von der Pulsfrequenz abhängen. Je höher die Frequenz, desto feiner die Schnittstreifen und desto geringer die Oberflächenrauheit.
4. Schlitzbreite
Der vom Laser emittierte Strahl ist kegelförmig, daher ist auch der Schnittspalt kegelförmig. Unter diesen Bedingungen gilt: Je größer die Werkstückdicke, desto geringer die Genauigkeit und desto größer die Schnittfuge. Die Schnittfugenbreite bestimmt den minimalen Innendurchmesser des Profils. Je kleiner die Schnittfugenbreite, desto präziser das Profil und desto kleiner der bearbeitbare Lochdurchmesser. Dies ist einer der wichtigsten Vorteile des Laserschneidens gegenüber dem Plasmaschneiden.
Veröffentlichungsdatum: 03.08.2023
