Vezel versus CO2-laserstralen
Sommige dingen zijn behoorlijk opvallend. De lasergenerator op een fiberlaser is veel kleiner in vergelijking met een traditionele CO2-laser2resonator. In feite wordt de fiberlaser gecreëerd door rijen diodes die zijn samengevoegd in een module ter grootte van een koffertje, die een vermogen kan hebben van 600 tot 1500 watt. Meerdere modules worden aan elkaar gesplitst om de uiteindelijke aangedreven resonator te creëren, die doorgaans de grootte heeft van een kleine archiefkast. Het gegenereerde licht wordt via glasvezelkabels gekanaliseerd en versterkt. Wanneer het licht de glasvezelkabel verlaat, is het hetzelfde als toen het werd gegenereerd, zonder verlies van kracht of kwaliteit. Vervolgens wordt het aangepast en gefocust op het type materiaal dat moet worden gesneden.
De CO2resonator is veel groter en vereist meer energie, omdat elektriciteit wordt geïntroduceerd in een combinatie van gassen om de laserstraal te produceren. Spiegels helpen het licht aan intensiteit te winnen en bereiden het voor om de resonator te verlaten. Na het verlaten van de resonator moet de bundel een pad volgen dat bestaat uit verschillende gekoelde spiegels totdat hij de lens bereikt. Deze verplaatsing veroorzaakt een verlies aan kracht en kwaliteit in de laserstraal.
Vanwege de hoeveelheid energie die nodig is om CO te creëren2laser, het is minder efficiënt en heeft een veel lagere plug-efficiëntie in vergelijking met een fiberlaser. Hieruit volgt dat de grote koelmachines die nodig zijn voor de CO2lasers hebben ook meer totaalvermogen nodig. Gezien de efficiëntie van de fiberlaserresonator van meer dan 40 procent, verbruikt u niet alleen minder stroom, maar ook minder van uw veelgevraagde vloeroppervlak.
Sommige dingen zijn pas zo duidelijk als je een fiberlaser in werking van dichterbij bekijkt. Omdat de straaldiameter vaak een derde van de grootte van een CO is2straal heeft een fiberlaser een grotere vermogensdichtheid dan een CO2laserstraal. Hierdoor kan de vezel niet alleen sneller snijden, maar ook sneller doordringen. Deze kleinere straalgrootte geeft de vezel ook de mogelijkheid om ingewikkelde vormen te snijden en scherpe randen achter te laten. Stel je voor dat je een bedrijfslogo uit een buis snijdt terwijl de afstand tussen de letters van het logo 0,035 inch is; een vezel kan die snede maken, terwijl een CO2laseren kan niet.
Vezellasers hebben een golflengte van 1,06 micron, wat 10 procent kleiner is dan die van CO22laserstraal. Met zijn veel kleinere golflengte produceert de fiberlaser een straal die veel gemakkelijker door het reflecterende materiaal wordt geabsorbeerd; een CO2Het is veel waarschijnlijker dat lasers reflecteren op het oppervlak van deze materialen. Hierdoor kunnen fiberlasersnijmachines messing, koper en andere reflecterende materialen snijden. Opgemerkt moet worden dat een CO2laserstraal die weerkaatst op het materiaal kan niet alleen de snijlens van de machine beschadigen, maar ook het gehele straalpad. Het gebruik van een glasvezelkabel voor het straalpad elimineert dit risico.
Qua onderhoud heeft de fiberlaser uiteraard niet zoveel aandacht nodig. Er is geen spiegelreiniging nodig en de balg controleert of er een CO2lasersnijmachine nodig. Zolang er schoon koelwater voor de koeling wordt gebruikt en de luchtfilters regelmatig worden vervangen, is de fiberlaser zelf vrij van preventief onderhoud.
Een andere overweging zijn de modules ter grootte van een koffertje van de fiberlaser, die redundantie mogelijk maken. Als één module een probleem heeft, wordt de resonator niet volledig uitgeschakeld. De fiberlaser is zodanig redundant dat de andere modules tijdelijk meer stroom kunnen produceren om de neerwaartse module te ondersteunen totdat reparaties kunnen worden voltooid, wat overigens in het veld kan worden uitgevoerd. Andere keren kan de vezelresonator verminderd vermogen blijven produceren totdat reparaties kunnen worden uitgevoerd. Helaas, als een CO2resonator heeft een probleem: de hele resonator is defect, niet alleen in een modus met verminderd vermogen.
Het dikke en dunne van lasertubsnijden
Velen dachten ooit dat fiberlasers alleen voor dunne materialen konden worden gebruikt. De CO2, met zijn grotere golflengte, creëerde voldoende kerf tijdens het snijden van dikke materialen zodat er voldoende ruimte overblijft voor materiaalverwijdering; de fiberlaser kon niet dezelfde kerf of resultaten produceren met dikkere materialen. Maar dat is de afgelopen jaren aangepakt met collimatietechnologie die een bredere, door laser gegenereerde vezelbundel kan produceren die materiaalscheiding creëert en ruimte biedt voor materiaalverwijdering in dikke materialen. En omdat de straalbreedte schakelbaar is, kan de machine de smallere straal gebruiken om dunne materialen te verwerken, wat een snellere verwerking van materialen van verschillende afmetingen op dezelfde fiberlasersnijmachine mogelijk maakt.
Plaatlasersnijmachines worden nu verkocht met lasergenererende technologie die maar liefst 12 kW vermogen kan leveren. Een laserbuissnijmachine bereikt doorgaans een topvermogen van 5 kW, omdat meer vermogen tegelijkertijd door de andere kant van de buis zou snijden.
Het is je misschien opgevallen dat we de snijsnelheid nog niet hebben besproken. Het is mogelijk om tot 500 inch per minuut op een buis te snijden, maar dat is niet altijd realistisch. Bij het lasersnijden van buizen moet de echte focus liggen op hoe lang het duurt om een buis te laden, deze te indexeren zodat deze in de juiste positie staat voor het snijden, door te prikken en te snijden, en het onderdeel te lossen. Het gaat meer om de verwerkingstijd van onderdelen bij laserbuissnijmachines, niet om de snijsnelheid.
Laserbuissnijmateriaal
Een lasersnijmachine die plaatmetaal snijdt, kan een plaat binnen enkele seconden verwisselen. Hetzelfde kan worden gedaan op een laserbuissnijmachine, maar de manier waarop het wordt gedaan is een heel ander verhaal.
Er zijn geen standaard materiaaltorens met een laserbuissnijmachine. Bundelladers, de meest efficiënte van de opties voor het hanteren van buismateriaal, voeren buis voor buis vanuit de bundel in de buislaser via een singularisatiesysteem. Dit type invoermechanisme werkt niet met open profielen, zoals hoeken of kanalen, omdat deze in een bundel in elkaar grijpen en niet gemakkelijk loskomen. Voor open profielen worden stapladers gebruikt, die een sectie één voor één in de machine plaatsen, terwijl de juiste oriëntatie van die sectie behouden blijft.
Deze buizen zijn niet klein. In de VS zijn de standaardlengtes 24 voet. Sommige aan de westkust werken doorgaans met 20-ft. lengtes als standaardmaten.
Afwisseling is de realiteit van elke werkplaats, en hetzelfde geldt voor degenen die een buislaser bedienen. Het is niet ongebruikelijk dat onderdelen van verschillende afmetingen uit één buis komen. De machine moet lasergesneden onderdelen van slechts 2 inch en maximaal 4,5 meter lang kunnen lossen, de een na de ander. Hij moet die onderdelen ook kunnen lossen zonder ze te beschadigen, wat een uitdaging kan zijn bij zachtere metalen zoals aluminium.
Door de aard van een buis is er geen machine met een zeer krachtige laser nodig. Terwijl lasersnijmachines voor vlakke platen nu verkrijgbaar zijn met lasergeneratoren tot 12 kW, hebben buislasersnijmachines doorgaans slechts een vermogen van maximaal 5 kW nodig. Bij een buis moet je altijd nadenken over de andere kant van de buis die je gaat snijden. Een krachtigere laser zou tijdens het snijden eenvoudigweg door de andere kant van de buis blazen. (Als u een straal of een kanaal op de buislaser bewerkt, hoeft u zich uiteraard geen zorgen te maken over de andere kant.)
Een andere overweging bij het snijden van buizen is de lasnaad. Dit materiaal wordt gerolvormd en aan elkaar gelast. Dit brengt twee punten naar voren die doorgaans moeten worden aangepakt:
Bij het lasersnijden moet rekening worden gehouden met de positionering van de lasnaad van de buis. De lasnaad mag geen spelden of gaten hinderen en bij esthetische toepassingen, zoals meubels, moeten de lasnaden zoveel mogelijk verborgen zijn. Bij een conventioneel laserbuissnijsysteem wordt een optische sensor gebruikt om de buis te scannen op zoek naar de lasnaad. Vaak zijn de buizen bedekt met olie of roest, en kan de lasnaad moeilijk te onderscheiden zijn van andere oppervlakken met verontreinigingen. Bij RVS of verzinkt mag de lasnaad alleen inwendig zichtbaar zijn. Dat heeft ertoe geleid dat sommige fabrikanten camera's in hun systemen hebben opgenomen waarmee de machines niet alleen de buitenkant van de buis kunnen scannen, maar ook de binnenkant. Hierdoor kan de machine de verborgen lasnaad detecteren en de onderdelen er correct ten opzichte van positioneren.
Ook de lasnaden zijn van verschillende samenstelling en anders gesneden dan de rest van je buis. Traditioneel moesten operators het vermogen bij alle bewerkingen die op een buis plaatsvonden vertragen of verhogen om rekening te houden met de lasnaad. Tegenwoordig hebben sommige OEM's hun besturingstechnologie en parameters ontwikkeld om de machine in staat te stellen een lasnaad te onderscheiden en alleen die delen aan te passen. Hierdoor kan de machine die onderdelen op de snelste manier verwerken. De besturing past automatisch het vermogen, de frequentie en de inschakelduur aan terwijl de laser zich een weg baant door de buis en de lasnaad. De operator hoeft geen perfecte parameters te creëren; hij kan zich concentreren op het in en uit de machine krijgen van materiaal.
Niets is perfect bij buislasersnijden
Houd er rekening mee dat er niet zoiets bestaat als een perfecte buis. Ze hebben bogen. Lasnaden kunnen niet alleen aan de buitenkant, maar ook aan de binnenkant van de buis uitsteken. Het is een echte uitdaging om dit materiaal consistent en snel te verwerken wanneer dergelijke inconsistenties tussen de ene productrun en de andere voorkomen.
Stel je voor dat je een doorgaand gat in het midden van een buis moet plaatsen. Het moet gecentreerd zijn op de werkelijke afmeting, en niet slechts op één zijde van de buis. Als de buis gebogen is, wordt het moeilijker. Dat is de levensduur van het vervaardigen van buizen.
Hoe compenseer je dat? Traditioneel kom je naar beneden en raak je het gezicht aan met een sensor die het contactpunt markeert. Vervolgens wordt de buis gedraaid en wordt de andere kant van de buis aangeraakt. Dat geeft de besturing een idee van hoe gebogen de buis is. Deze methode is nauwkeurig en kan ervoor zorgen dat de doorgaande gaten geschikt zijn voor de toepassing. Maar houd er rekening mee dat elke keer dat er een rotatie van de buis plaatsvindt, het vermogen om zeer hoge toleranties te leveren wordt verminderd.
De andere factor waarmee u rekening moet houden, is dat de traditionele methode voor het controleren op buigingen en draaiingen in de buis tot vijf of zeven seconden kan duren voordat het snijden begint. Met de traditionele manier van aanraakdetectie moet u productiviteit inruilen voor nauwkeurigheid. Nogmaals, in het tijdperk van fiberlasersnijden kan dit een leven lang lijken, maar werken met buizen is niet zo eenvoudig als werken met plaatstaal.
Om het tijdsverschil bij buiscontroles te dichten, gebruiken sommige machinefabrikanten voor deze controles camera's. Ze reduceren de kwaliteitscontrole tot ongeveer een halve seconde en verminderen ook het aantal benodigde rotaties. Hierdoor behoudt de machine zowel de productiviteit als de nauwkeurigheid.
De realiteit is dat de inkoopafdeling altijd de goedkopere optie zal nastreven. Dat betekent dat de buizen die de ene week uit de fabriek komen, de week daarop waarschijnlijk niet meer hetzelfde zullen zijn. Een fabrikant moet leren omgaan met die verscheidenheid.