Laserskärning är en termisk process med många tillämpningar inom industriell tillverkning. Laserskärningsmaskiner kan snabbt gravera och skära plåt även om den har en mycket komplex form, vilket ger högkvalitativ finish.
I den här wiki-artikeln kommer vi att utforska laserskärningsprocessen, tekniker och hjälpgaser, inklusive kväve, syre och tryckluft, för att hjälpa dig förstå hur det fungerar och dess fördelar.
Laserskärning är en process som använder en högeffektslaser riktad av en CNC-enhet (Computer Numerical Control) genom optik för att skära material. Den här processen används ofta inom olika branscher, inklusive fordons-, flyg-, elektronik- och medicinbranschen, för att skära material som metall, plast, keramik, trä, tyger och papper.
Laserskärning innebär att man använder en fokuserad laserstråle för att smälta material i ett lokalt område, med hjälp av en koaxial gasstråle, och skapar ett skärsnitt. Själva laserstrålen förblir opåverkad av gas, men kan effektivt bränna, smälta eller förånga material, medan eventuellt restmaterial kan blåsas bort, vilket säkerställer en kant med högkvalitativ finish.
Laserskärning kan även användas för svetsning och etsning. De tre huvudteknikerna för laserskärning är CO2-laser, neodymlaser (Nd) och Nd:YAG-laser (Neodymium Yttrium-Aluminium-Garnet). Den typ av laser som används kan påverka laserprestandan. Fördelarna med laserskärning är precision, tillförlitlighet, minskad kontaminering och enklare arbetshållning. Fiberlasrar i synnerhet är kända för sin överlägsna kapacitet för precisionsskärning. En av de viktigaste fördelarna med fiberlasrar är deras förmåga att leverera konsekvent strålkvalitet över långa avstånd, vilket möjliggör enhetlig skärning av flera olika material och tjocklekar. De här konsekventa resultaten bidrar till överlägsen kantkvalitet och minimerar behovet av sekundär bearbetning.
Laserskärningsmaskiner riktar en laserstråle med hög effekt genom optik och på det material som ska skäras. Laserstrålen fokuseras genom en lins och projiceras på materialet, och smälter eller förångar det i ett lokaliserat område genom den snabba temperaturstegringen. Materialet tas sedan bort med en koaxial gasstråle som blåser bort det smälta materialet och skapar ett skärsnitt. Gasstrålen kyler också materialet och förhindrar att det deformeras eller förvrängs. Laserskärningsmaskinen styrs av ett CNC-system (Computer Numerical Control) som säkerställer precision och tillförlitlighet i skärningsprocessen.
Hjälpgaser används vid laserskärning för att förbättra kvaliteten och effektiviteten i skärningsprocessen. Hjälpgasen blåser bort det smälta materialet och förhindrar det från att stelna på ytan av materialet. Den hjälper också till att kyla materialet och förhindrar att det deformeras eller förvrängs. De mest använda hjälpgaserna vid laserskärning är kväve, syre och tryckluft.
Kvävgas är den mest använda hjälpgasen vid laserskärning, tack vare dess inerta egenskaper. Den används för att säkerställa laserns högkvalitativa prestanda, särskilt när ett snitt av hög kvalitet krävs. Kväve eliminerar syre i luften och förhindrar därmed att det reagerar med den varma metallen, vilket resulterar i ett perfekt, glansigt snitt, utan att materialets färg påverkas (detta beror på renheten hos det kväve som används). Kvävgas, som är inert, förhindrar att skärkanten oxiderar genom att lasern kan användas i en syrefri miljö. Kväve är också viktigt för lägre kostnad, högre skärhastighet, högre produktivitet, bättre kontroll, högsta effektivitet, kvävgas på begäran och en plug-and-play-lösning.
Syrgas används vid laserskärning för att skära material som är svåra att skära med andra metoder. Syrgas är en mycket reaktiv gas och orsakar en exoterm reaktion genom att flerfaldiga laserstrålens effekt, vilket gör att tjockare material kan skäras. Syret reagerar med det material som skärs och skapar en kemisk reaktion som hjälper till att smälta och förånga materialet. Beroende på materialet används syre även till att öka skärhastigheten och minska kostnaden för skärningsprocessen. Syre kan dock orsaka oxidering, vilket kan leda till att ett kolskikt bildas på skärkanten, vilket leder till dålig produktfinish och vidhäftningsproblem för beläggning eller färg som appliceras på den oxiderade ytan. På grund av den höga reaktiviteten hos syre går det inte att genomföra väldigt tunna snitt.
Tryckluft kan också användas som hjälpgas vid laserskärning och kan då bidra till snabbare och mer kostnadseffektiv laserskärning. Det går dock inte att skapa delar med mycket rena skärsnitt eftersom luft innehåller 21 % syre i sammansättningen (vanligtvis måste dessa delar avgradas innan nästa process vilket kräver lite extra arbete). Dessa skärsnitt kan användas för delar som senare ska lackeras eller svetsas, där skärkantens färg inte spelar någon roll.
Renheten för hjälpgasen beror på kundens krav på den slutliga produkten, även om vi måste tänka på att:
Och vi har i åtanke att, genom att minska renheten hos kvävet, minskar vi kostnaderna avsevärt.
Ja, det är möjligt att generera egen hjälpgas såsom kvävgas i anläggningen. Genom att integrera ett produktionssystem för högtrycksgaser i anläggningen kan företagen säkerställa kontinuerlig gastillförsel, tillgänglig dygnet runt, 24 timmar om dygnet, 7 dagar i veckan. Den här metoden minskar inte bara driftskostnaderna utan ger också fullständig kontroll över gasförbrukningen. Genom att eliminera behovet av lastbilstransporter kan företagen dessutom minska CO2-utsläppen avsevärt, vilket bidrar till miljömässig hållbarhet.
Kvävgasgeneratorer är nödvändiga för att optimera laserskärning och erbjuder en rad praktiska fördelar. Det finns två typer av kvävgasgeneratorer, membran- och PSA-kvävgasgeneratorer (Pressure Swing Adsorption), vilket gör det möjligt att uppnå mycket hög renhet.
Företag som använder kvävgas vid laserskärning kan minska kostnaderna betydligt genom att producera sin egen kvävgas, vilket eliminerar behovet av externa inköp. Den här interna produktionen ger också större kontroll över renheten hos kvävgasen, vilket garanterar en jämn kvalitet utan att man behöver förlita sig på externa leverantörer.
Genom att producera kvävgas på plats bidrar företagen dessutom till miljömässig hållbarhet genom att minska transportutsläppen och minimera beroendet av traditionella metoder för kvävgasproduktion. I allmänhet är användning av kvävgasgeneratorer ett pragmatiskt val för företag som vill förbättra effektiviteten och miljöansvaret i laserskärningsprocesser.
Laserskärningsmaskiner nyttjar ofta tryckluft eller gaser för olika funktioner, inklusive att driva själva lasern. Högtryckskompressorer och boosters tillhandahåller nödvändig tryckluft eller hjälpgaser som kväve för laserskärningen. De säkerställer en konsekvent och tillförlitlig strömkälla för lasern, vilket bidrar till stabil och exakt skärning. Högtryckskompressorer används för att komprimera gaser som kväve eller syre för assisterad laserskärning. Trycksättning av hjälpgaser förbättrar laserskärningen och underlättar tillförseln av högtrycksgaser till skärhuvudet för optimala prestanda.
Laserskärningssystem innehåller ofta högtryckskompressorer eller boosters som en del av en integrerad lösning för en smidig och effektiv konfiguration för laserskärningstillämpningar. Genom att integrera högtryckskompressorer med laserskärningssystem får du en omfattande lösning för dina industriella behov.
Atlas Copco har ett brett utbud av tillförlitliga gasgeneratorer med hög renhet för användning på plats och produktionssystem för högtrycksgaser för alla dina behov av kväve och syre inom laserskärning.
Om du har några frågor eller vill veta mer om laserskärning och våra kvävgas- och högtryckslösningar kan du kontakta oss idag. Vårt expertteam är alltid redo att hjälpa dig att hitta den bästa lösningen för dina behov.
27 oktober, 2023
I den här e-boken får du lära dig allt du behöver veta om industrigaser och tryckluftslösningar för laserskärning. Oavsett om du behöver kvävgas eller tryckluft för laserskärningen erbjuder Atlas Copco ett omfattande sortiment av energieffektiva VSD-kompressorer, syre- och kvävgasgeneratorer, boostrar, luftkärl, filtreringslösningar, rörledningar, service, garanti och centrala kontrollsystem.
15 juni, 2022
Kvävgas har en stor roll i olika industriella tillämpningar. Den här e-boken om kvävgasproduktion hjälper dig att förstå den växande trenden med kvävgasproduktion på plats och hur det gynnar din verksamhet.
Om dina professionella processer kräver kvävgas kan vår kvävgasgenerering på plats vara den perfekta lösningen.
En samling artiklar som förklarar allt du behöver veta om tryckluft, kompressorer, luftbehandling och de omgivande systemen.
Från livsmedelsförpackning till elektroniktillverkning – kväve driver en mängd olika industriella tillämpningar. Ta reda på hur det fungerar.
