Visió general de les màquines làser per tallar metall i la seva selecció

Els equips de tall làser per a metalls s'utilitzen en una gran varietat d'indústries: enginyeria mecànica, metal·lúrgia i fabricació de mobles. Aquesta popularitat es deu al fet que permet crear peces de forma complexa amb un nivell més gran de precisió. Aquests equips es parlaran al nostre article.

Els talladors làser de metall tenen tres funcions principals:

• gravat: dibuixar un dibuix, un text i fins i tot una fotografia sobre una superfície metàl·lica;
• tall per làser;
• tall curvilini.

En tots els casos, es forma una plantilla segons la qual el mòdul de control numèric estableix els paràmetres de tall. El resultat és un producte perfectament precís.

El disseny de qualsevol tallador làser inclou diversos blocs:

• emissor - responsable de generar un flux de fotons o un pols làser de focalització estreta;
• unitat de moviment de gas: dissenyada per bufar metall calent fora de la zona de treball i refredar el radiador;
• unitat - s'utilitza per moure l'emissor sobre la superfície tractada;
• taula de tall de treball: és on es col·loca la peça de treball, mentre que la taula es pot substituir;
• Mòdul CNC/ACS.

El principi de funcionament d'aquestes màquines es basa en la generació d'un feix estret mitjançant un tub làser que realitza el processament del metall. Com a conseqüència del contacte del feix amb la superfície del material que s'està processant, es produeix un efecte d'alta temperatura, i permet gravar o tallar metall. En aquest cas, el flux de la mescla de gas expulsa la capa de material fos, cosa que garanteix un tall d'alta qualitat. Aquestes màquines es poden utilitzar per treballar amb tot tipus de xapes d'acer, així com amb metalls no fèrrics i els seus aliatges.

L'essència del treball de qualsevol tallador làser és enfocar un feix dirigit estretament, com a resultat del qual l'energia es concentra a la superfície del material processat. El diàmetre d'aquest feix no supera les dècimes de mil·límetre, cosa que garanteix el gruix de tall mínim. El curs de la fusió i la posterior transformació de l'estructura metàl·lica es produeixen com a resultat de portar les característiques de potència del feix làser a determinats paràmetres. Depenent del mecanisme de funcionament, hi ha quatre tipus principals d'aquestes màquines.

El tall làser del metall es pot dur a terme en un entorn d'oxigen o nitrogen, l'elecció depèn de les característiques del metall a processar. Així, com a resultat de l'exposició a l'oxigen, es desencadenen reaccions exotèrmiques, l'energia tèrmica de les quals permet tallar làmines bastant gruixudes d'acer de baix aliatge i carboni.

No es recomana tallar superfícies galvanitzades o galvanitzades amb oxigen. En aquest cas, el tall és desigual, a més, augmenta el risc de formació d'escòria. Quan es tallen acer inoxidable o d'alt aliatge, no és desitjable permetre l'oxidació del punt de tall. Per això, quan es treballa amb aquests metalls, es demanen gasos inerts, sovint nitrogen.

Es pot utilitzar qualsevol mitjà de gas per tallar alumini. Però per treballar amb aliatges de titani no es poden utilitzar ni l'un ni l'altre, ja que ambdós gasos comencen a ser absorbits per la superfície metàl·lica i formen una capa trencadissa. Per a aquest material, s'ha de donar preferència als dispositius làser que funcionen amb heli o argó d'alta puresa.

En general, qualsevol tallador làser de gas ofereix la màxima ona de radiació, de manera que són demanats quan es processen xapes de gruix màxim.

Els dispositius làser de fibra òptica proporcionen l'alta eficiència i productivitat de l'equip, sovint s'implementen en forma de mini-màquines. Tenen els següents avantatges.

• Alta qualitat del feix. La línia de tall és més fina i la taca és més petita, cosa que generalment millora l'eficiència del treball.
• Alta velocitat de tall. En comparació amb el gas, és el doble.
• Durabilitat. L'ús d'un làser de fibra òptica professional garanteix un rendiment estable fins a 100 mil hores de funcionament de l'equip.
• Augment de l'eficiència. L'eficiència de la conversió fotoelèctrica en el tall de fibra òptica correspon al 30%, que és 2-3 vegades més que quan es talla amb làser en un entorn de gas.
• Baix cost d'ús. El consum d'energia de les instal·lacions de fibra òptica no supera el 30% del tall làser en atmosfera de gas.
• Costos mínims de manteniment. L'absència de la necessitat de lents reflectants estalvia molts diners en el manteniment de la màquina.
• El funcionament d'aquests equips no és especialment difícil. A causa de la transmissió de la fibra òptica, no cal ajustar els paràmetres de la ruta òptica.

L'element de treball principal d'un tallador làser de díode és un emissor en forma de cristall semiconductor format com a ressonador òptic. A més del díode, aquest làser inclou un dispositiu especialitzat per alimentar-se des d'una xarxa de corrent altern. Això us permet variar els paràmetres de la radiació de sortida.

Tanmateix, un làser de tipus díode és significativament inferior als de gas i fibra òptica pel que fa als paràmetres de coherència. L'enfocament dóna una gran divergència, per la qual cosa és impossible concentrar l'energia al màxim volum. L'únic avantatge d'aquest equip és la seva relativa barata en relació amb la resta de models.

El principi de funcionament d'un làser d'estat sòlid és similar a un de gas. Però també té les seves pròpies característiques. A diferència del medi gasós, aquí s'utilitza un medi actiu de formes sòlides. Per regla general, es tracta de cristalls i diversos gots que s'activen en contacte amb elements de terres rares. Aquests làsers es caracteritzen per una major eficiència, mentre que diversos models són de mida bastant compacta. Aquestes torxes produeixen feixos amb longituds d'ona que poden manejar una gran varietat de metalls i gruixos.

Avui al mercat hi ha talladores làser per a metall de diversos fabricants. Entre les empreses estrangeres del mercat nacional, els productes de les fàbriques ubicades als països europeus, els EUA, així com al Japó i Taiwan són molt populars:

• Trumpf (Alemanya);
• Schuler (Alemanya);
• Trotec (Àustria);
• Farley Laserlab (Austràlia);
• GCC (Taiwan).

A més, els productes de fabricació xinesa ocupen una gran quota de mercat. L'opinió al respecte és ambigua, molts dubten de la seva qualitat.Tanmateix, algunes marques amb instal·lacions de producció a la Xina operen amb tecnologia suïssa i sota un estricte control del client. Produeixen màquines de tall per làser amb unes característiques tècniques i operatives extremadament elevades. Aquestes empreses inclouen:

• conill;
• Wattsan;
• Bodor.

A Rússia, les talladores làser són produïdes per les empreses industrials Semiconductor Devices, LOMO, Plasma i Inversion. Cadascun d'ells ofereix certs tipus de sistemes làser. No hi ha empreses al nostre país dedicades a la producció de tot tipus de màquines làser al mateix temps.

Quan escolliu un tallador làser per a metall, heu de prestar atenció a les característiques següents.

• Assortiment de materials. En primer lloc, cal tenir en compte les característiques de l'empresa. És important aclarir de què estan fetes les peces a tallar i quin és el seu gruix. Aquests factors s'han de comparar amb les dades tècniques de la màquina, la mida de l'àrea de treball i els paràmetres de funcionament de l'equip.
• Poder. La potència mitjana de totes les màquines làser avui oscil·la entre 500 i 6000 watts. Si teniu previst tallar xapes de metall de menys de 6 mm de gruix, n'hi haurà prou amb un tallador làser de 500-700 W. Per treballar amb material més gruixut, cal seleccionar les màquines amb la màxima potència.
• Rigging. Quan es tracta de màquines de fibra òptica, cal parar atenció als consumibles: servomotors, guies, capçals de tall, quimeres i altres. La qualitat i la funcionalitat d'aquests components afecta la precisió i la velocitat del tall per làser. Alguns fabricants sense escrúpols completen equips no amb components originals, sinó amb els seus homòlegs per tal de reduir costos. Això pot ser confús per al comprador. Per tant, cal aclarir prèviament la informació sobre l'origen dels consumibles.
• La qualitat dels equips. En els últims anys, hi ha hagut una tendència a reduir el cicle de producció a la majoria de les empreses. Moltes empreses, especialment les que han entrat recentment al mercat, no presten prou atenció a provar les seves talladores làser abans de lliurar-los al client i no realitzen el control de qualitat dels equips. Per tant, a l'hora de triar una màquina, és molt important parar atenció a la disponibilitat dels serveis de proves i la preparació prèvia a la venda al fabricant.
• Servei de manteniment. En seleccionar equips, és millor donar preferència a les màquines d'aquells fabricants els serveis de servei dels quals estan representats a la regió d'ús. En cas contrari, qualsevol defecte en el curs de l'operació comportarà reparacions a llarg termini i, en conseqüència, temps d'inactivitat de producció.

Les màquines de tall làser de metall són versàtils. I això s'aplica tant als materials utilitzats com a l'amplitud de les possibilitats de producció. En particular, es poden utilitzar per tallar i gravar metalls.

L'ús més habitual dels equips làser és el tall de material. Les màquines-eina en què l'eina de tall principal és un làser estan molt esteses en el treball del metall. Et permeten fer:

• elements individuals d'estructures publicitàries interiors i exteriors;
• constructors de metalls i trencaclosques;
• articles de decoració;
• peces per al modelatge d'automòbils i aeronaus;
• records.

El gravat làser de productes metàl·lics pot convertir el més senzill en un regal impagable. El gravat més clar s'obté mitjançant un raig làser. Les imatges aplicades en aquesta tècnica tenen una vida útil il·limitada, no tenen por de l'abrasió, els efectes de les solucions àcid-alcalines, l'aigua, la radiació ultraviolada i les temperatures extremes.

Amb l'ajuda d'un làser controlat per ordinador, podeu obtenir una imatge amb el màxim detall. Sovint, es creen patrons complexos sobre superfícies metàl·liques i fins i tot es reprodueixen fotografies.

Amb el raig làser, no només es poden gravar superfícies planes sinó també convexes. En aquest cas, un mecanisme especialitzat de fixació de la peça està connectat al motor de la màquina. La rotació del motor es transfereix a la peça de treball, comença a moure's a una velocitat determinada i el raig làser aplica una imatge des de tots els costats.