CNC LASERY

Příklad možné specifikace – vláknový laser pro řezání kovu01 _laser_cutter

Pracovní rozměry stolu: 1500 x 3000 mm
Maximální rychlost pohybu: 100 mm/min
Maximální pracovní rychlost: 25 mm/min
Chlazení: vodou
Laser: IPG Photonics
Výkon laseru: 1000 W
Příkon laseru: 1,9 kW
Poziční přesnost: 0,03 mm
Repoziční přesnost: 0,02 mm
Minimální šířka řezu: 0,1 mm
Hloubka řezu: 0,2 mm – 12 mm (uhlíková ocel), resp. 6 mm (nerez). Pozn.: pro řezání 6mm nerez materiálu je potřeba přivádět kyslík z externího zdroje (tlakové nádoby). Stroj je vybaven portem pro připojení nádoby.
Motor: Servomotor Yasakawa (Japonsko)
Bezdrátové ovládání, automatický fokus (přizpůsobení ohniskové vzdálenosti dle zvlnění řezaného materiálu)

V současných průmyslových aplikacích se používá laseru k řadě operací, jako je např. laserové popisování a značení, průmyslové značení, gravírování, řezání či svařování.

Podle typu aplikace se určuje i vhodnost některého ze základních typů laserů:

Nd:YAG lasery

Jde o historicky nejstarší typ, používaný v průmyslových aplikacích. Používají se Nd:YAG lasery buzené buď výbojkami (LPSS – lamp pumped solid state) nebo laserovými diodami (DPSS – diode pumped solid state).

LPSS Nd:YAG lasery mají nízkou účinnost přeměny elektrické energie na světelnou, neboť velká část energie výbojky se nevyužije a přemění se na teplo (je nutné chlazení vodou). DPSS Nd:YAG lasery mají vyšší účinnost a lepší kvalitu svazku.

V dnešní době se LPSS Nd:YAG lasery používají zejména v pulsním režimu pro laserové svařování (aplikace s požadavkem hlubokého průvaru a malé teplotně ovlivněné zońy) a vrtání (např. v leteckém průmyslu pro vrtání ušlechtilých ocelí a slitin). Výhodou těchto laserů je vysoká energie v pulsu (až 100J@ms), kterou tyto aplikace vyžadují. Nevýhodou je nízká účinnost, velké nároky na chlazení, vysoké provozní náklady a krátká životnost výbojek (~1000h).

DPSS Nd:YAG laser se používají hlavně v tzv. Q-spínaném pulsním režimu, kdy laser generuje velmi krátké pulsy v řádech ns a průměrný výkon se pohybuje do 100W. Hlavní použití je pro značení a gravírování kovů, plastů a dalších materiálů. V porovnání s LPSS lasery je zde vyšší účinnost, delší životnost a menší nároky na chlazení. Používání těchto laserů nicméně již několik let silně klesá a jsou nahrazovány vláknovými pulsními lasery, které nabízejí v podstatě pouze výhody.

 

 

Diskový laser

Princip je podobný jako u Nd:YAG laseru, ale zde aktivní prostředí tvoří malý disk. Výhodou je rovný teplotní profil po celém disku, který umožňuje dosáhnout vysokých výkonů (až 16kW) s dobrou kvalitou výstupního svazku, což byl právě velký problém u Nd:YAG laserů.

Použití je zejména pro výkonově náročné operace jako je svařování a řezání kovů. Nevýhodou diskový laserů je menší účinnost (15-20%) a nižší životnost než u laserů vláknových.

Vláknový laser

Vláknový (fibre či fiber) laser je technologicky nejmodernější typ pevnolátkového laseru, aktivní prostředí je dlouhé optické vlákno dopované yterbiem. Buzení z laserových diod je vedeno přes optickou spojku do aktivního vlákna a namísto zrcadel jsou zde Bragovské mřížky, což jsou struktury vytvořené přímo na optickém vlákně. Záření je pak z vlákna „vyvázáno“ pomocí optického kolimátoru.

Vláknové lasery se dále dělí podle pracovního režimu na kontinuální (CW), pulsní nebo kvazipulsní (QCW). Ohromnou výhodou vláknového laseru je jeho jednoduchost (celý laser tvoří vlastně optické vlákno), robustnost a modularita, která je u těchto laserů unikátní – laser je tvořen tzv. laserovými moduly, jejichž spojováním se může postupně navyšovat výkon (až 80kW).

Další výhody jsou vysoká účinnost (30-35%), obrovská životnost (až 100 000h), malé prostorové nároky, vysoká kvalita laserového svazku, nejnižší provozní náklady ze všech uvedených typů a téměř nulové nároky na údržbu.

CO2 lasery

CO2 lasery patří do skupiny plynových laserů (aktivní prostředí je směs plynů obsahující CO2). V průmyslu se používají lasery buzené buď radio-frekvenčně (RF) nebo elektrickým výboje (DC – direct current). Z hlediska uzavřenosti rezonátoru se dělí na tzv. sealed off lasery s hermeticky uzavřeným rezonátorem a na tzv. průtočné lasery, kdy plyn rezonátorem neustále proudí (což je nutné u vysokých výkonů ~10kW).

Do výkonů 5kW jsou nejčastěji používány DC RF CO2 lasery (difúzně chlazené, RF buzené). Buzení aktivního plynu se provádí radio-frekvenčním vlněním, které probíhá mezi dvěma elektrodami, které současně zajišťují díky svojí velké ploše difůzní chlazení plynu v rezonátoru. Tyto lasery vynikají vysokou spolehlivostí, dlouhou životností a nízkými provozními náklady.

Využití CO2 laserů je pro značení, gravírování a řezání nekovů (plasty, plexi, kůže, papír, skla, apod.), kdy nelze použít výše uvedené lasery s vlnovou délkou 1µm. Zde se používají výkony do 1,5kW. Další průmyslovou aplikací je řezání a svařování kovů (výkony až do 20kW), kde jsou CO2 lasery dobře zavedeny.

Na rozdíl od laserů s vlnovou délkou cca 1µm, nelze záření CO2 laseru (10,6µm) vést optickým vláknem a je nutné pro vedení svazku používat zrcadla, což je velká nevýhoda – optická dráha je složitější, je nutná její pravidelná kalibrace, jsou zde nároky na čistotu a údržbu zrcadel atd.

Zdroj: MM Průmyslové spektrum, http://www.mmspektrum.com/clanek/prumyslove-lasery-4-hlavni-typy-laseru-v-prumyslove-praxi.html

 

Máte zájem o dovoz CNC laseru?