Vezellaser snijden: De 'licht-snij-magie' die verscholen zit in de industrie

In moderne industriële werkplaatsen kan een dunne, maar verrassend krachtige laserstraal metalen nauwkeurig snijden en platen snel bewerken—dit is de "magie" van vezellaser-snijsystemen. Als toptechologie op het gebied van lasersnijden heeft deze stilletjes de productiemethoden in tal van industrieën zoals scheepsbouw, bouwmachines en elektronische apparatuur veranderd, dankzij haar voordelen op het vlak van efficiëntie, precisie en lage kosten, en is zij zo een "knappe helper" geworden op het gebied van precisiebewerking.

I. Wat is vezellaser-snijden?

Fiberlasersnijden is een contactloze snijtechnologie die is gebaseerd op fiberlasers. Eenvoudig uitgelegd richt het een laserstraal met hoge energie via een optische vezel op het oppervlak van het materiaal, zodat de lichtenergie van de laser direct wordt omgezet in thermische energie. Het bestraalde gedeelte van het materiaal bereikt snel zijn smeltpunt of zelfs kookpunt, waardoor het smelt of verdampt. Vervolgens blaast een hulpgas de resten weg, en door de relatieve beweging tussen de laser en het werkstuk kan de gewenste vorm nauwkeurig worden "uitgesneden".

Dit systeem is als een geavanceerde "lichtgestuurde vakman", opgebouwd uit een industriële computer, controller, werkbank, lichtgeleidingssysteem en andere componenten. Nadat de computer instructies heeft gegeven, regelt het servosysteem de nauwkeurige beweging van de werkbank, zendt de laser pulsen uit met een vastgestelde frequentie, en optimaliseert het lichtgeleidingssysteem de laserstraal en verzwakt gereflecteerd licht om schade aan de apparatuur te voorkomen, waardoor een stabiel en efficiënt snijproces wordt gewaarborgd.

II. De "uitstekende voordelen" van vezellasersnijden

In vergelijking met traditionele snijtechnologieën en CO₂-lasersnijden biedt vezellasersnijden tal van voordelen, waardoor het een "efficiëntiehoofd" en "kostenbesparingsmaatregel" is in industriële bewerking.

Wat betreft efficiëntie is de prestatie indrukwekkend. Bij het snijden van dunne platen kan de snelheid 2 tot 3 keer hoger zijn dan die van een CO₂-lasersnijmachine met hetzelfde vermogen; bij het snijden van materialen met een dikte van 6 mm is de snelheid van een 1,5 kW vezellasersnijmachine vergelijkbaar met die van een 3 kW CO₂-lasersnijmachine, wat de productietijd aanzienlijk bespaart 4.

Wat betreft kosten zijn de voordelen nog groter. De foto-elektrische omzettingsefficiëntie bedraagt maar liefst 30%, veel hoger dan die van traditionele snijapparatuur, waardoor energieverbruik effectief kan worden verlaagd. Tegelijkertijd maakt de machine gebruik van glasvezeltransmissie met een eenvoudig optisch pad dat geen complex onderhoud vereist. De gemiddelde tijd tussen storingen bedraagt meer dan 100.000 uur en er zijn vrijwel geen verbruiksartikelen, wat de langetermijnkosten voor bedrijfsvoering en onderhoud aanzienlijk verlaagt 5.

De technische flexibiliteit zorgt er ook voor dat het opvalt. De golflengte van de vezellaser bedraagt slechts 1064 nm, wat gemakkelijker wordt geabsorbeerd door metalen materialen—zelfs sterk reflecterende materialen zoals aluminium en koper kunnen gemakkelijk worden gesneden. Het kan ook willekeurige patronen bewerken en zelfs driedimensionale snijdingen uitvoeren op bijzondere materialen zoals stalen buizen, waardoor het breed wordt ingezet op het gebied van 3D-lasersnijden in de automobielindustrie 6.

Daarnaast is de snijprecisie uiterst hoog, met een minimale kerfbreedte van slechts 15 μm en een snijnnauwkeurigheid van 8 μm/30 mm. De warmtebeïnvloede zone is klein en de materiaalvervorming gering, wat de materiaalbenutting en productkwaliteit maximaal kan maken 7.

III. De "Toepassingsgrenzen" van vezellasersnijden

Hoewel vezellaser snijden duidelijke voordelen heeft, is het geen 'één-oplossing-voor-alles'-oplossing. Experimenten hebben aangetoond dat bij het snijden van dikke staalplaten boven de 15 mm de snijkwaliteit wordt beïnvloed omdat het gesmolten metaal moeilijk volledig kan worden afgevoerd; bij het snijden van koolstofarm staal neemt de kwaliteit ook sterk af wanneer de snelheid hoger is dan 6 m/min 1.

Het is echter een 'topspeler' bij de bewerking van dunne tot middeldikke materialen. De oppervlakteruwheid bij het snijden van roestvrij staal onder de 4 mm is vergelijkbaar met die van CO₂-lasersnijden, en binnen het diktebereik van 6-10 mm kan de oppervlakteruwheid grotendeels stabiel blijven 2. Momenteel wordt het op grote schaal gebruikt in de precisie metalsnijding in de elektronica-, machinebouw-, medische en andere industrieën, waarbij het 70% van de materiaalverwerkingsmarkt inneemt 3.

Van plaatknippen in de scheepsbouw, tot componentbewerking in bouwmachines, en vervolgens het vormgeven van precisiecomponenten in elektronische apparatuur: vezellaserknippen maakt gebruik van de kracht van een "lichtstraal" om de industriële productie te stimuleren richting hogere efficiëntie, grotere precisie en duurzamere praktijken. Met voortdurende technologische verbeteringen zal het in de toekomst meer mogelijkheden openen op het gebied van precisiebewerking, waardoor de "lichtsneedmagie" nog meer industriële waarde kan creëren.

Nu we de toepassingsprincipes en voordelen van vezellaserknippen begrijpen, zullen we volgende week specifiek ingaan op vezellaserknippen, de toepassingen ervan in precisiebewerking, en de toekomstige vooruitzichten.