Grundlagen der Lasertechnik
Laserschneidtechnik gibt es bereits seit den 1960er Jahren. Seit damals, Laserschneidmaschinen werden aufgrund ihrer Genauigkeit, Geschwindigkeit und Vielseitigkeit in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt.
Hier finden Sie einen Überblick über die Funktionsweise von Lasern bei Schneidanwendungen:
1. Laserstrahlerzeugung
Laserschneidmaschinen enthalten in der Laserquelle (auch Laserresonator genannt) ein bestimmtes Material oder eine bestimmte Substanz, das sogenannte Lasermaterial. Dieses Material kann ein Gas (z. B. eine Kohlendioxid-Gasmischung), eine Chemikalie (z. B. Cumarin und Fluorescein) usw. sein solide (z. B. Neodymkristalle) oder optische Fasern.
Um einen hochintensiven Laserstrahl zu erzeugen, wird mithilfe von Lampen oder elektrischem Strom in einem geschlossenen Behälter Energie in das Lasermaterial gepumpt. Dieser Prozess erregt die winzigen Partikel des Materials, beispielsweise Atome oder Moleküle, sodass diese beginnen, starke und stark fokussierte Lichtstrahlen auszusenden. Wenn dies geschieht, führen andere Partikel in der Nähe dazu, dasselbe zu tun.
2. Fokussieren des Lasers
Der erzeugte Laserstrahl prallt in einem speziellen verspiegelten Hohlraum hin und her. Dadurch wird die Energie des Strahls konzentriert Genaue Stelle. Sobald der Strahl stark genug ist, sendet die Maschine einen einzelnen, fokussierten und intensiven Lichtstrahl aus, der fast jedes Material durchschneiden kann.
3. Interaktion mit der Materialoberfläche
Wenn die Maschine einen intensiven Lichtstrahl auf die Oberfläche eines Materials richtet, können mehrere Dinge passieren:
- Das Material absorbiert die Energie des Lasers und führt zu einer schnellen Erwärmung.
- Wenn die Laserleistung ausreicht, schmilzt oder verdampft er das Material und erzeugt einen Schnitt oder ein Loch. Die Maschine verwendet normalerweise ein Hilfsgas (z. B. Sauerstoff und Stickstoff), um das Abfallmaterial aus der Schnittzone zu drücken.
Die numerische Computersteuerung sowie die Laseroptik automatisieren und steuern die Bewegung des Laserkopfs, um sicherzustellen, dass er der vordefinierten gewünschten Schnittform und dem gewünschten Pfad folgt. Der CNC-System kommuniziert mit der Maschine über einen geometrischen Code, der aus detaillierten Anweisungen für die Bewegungen und Aktionen der Maschine besteht.
Eintauchen in eine DC-Glaslaserröhre
Eines der Hauptmerkmale, die Lasermaschinen von anderen unterscheiden, ist ihre Laserquelle. Für DC-Glaslaser verfügen sie über wassergekühlte Glaslaserröhren. (Andere Maschinen verwenden luftgekühlte Metallrohre.) Diese zerbrechlichen, handgefertigten Glasrohre sollten immer über ein effizientes Wasserkühlsystem verfügen, um zu verhindern, dass sie überhitzen und defekt werden.
In jeder Glasröhre eines DC-Glaslasers befindet sich eine Art Lasergasgemisch, das aus verschiedenen Gasen besteht:
- Stickstoff (das vorherrschende Gas im Lasergemisch)
- Kohlendioxid (das aktive Lasermedium)
- Helium (hilft bei der Wärmeableitung)
- Wasserstoff
- Xenon
Dieses Gasgemisch wird durch Anlegen einer Hochspannungs-Gleichstromentladung an die Elektroden in der Glasröhre ionisiert. Dadurch verwandeln sich die Gase in Plasma, dessen Vorhandensein in den meisten Glasröhren mehrere Vorteile bietet:
- Es hilft dabei, geschmolzenes Material und Schmutz aus der Schnittzone abzublasen und den Bereich sauber zu halten.
- Da es ein guter Stromleiter ist, trägt es dazu bei, dass ein kontinuierlicher elektrischer Weg für den Laserstrahl gewährleistet ist.
- Die Maschine kann sauberer und schneller schneiden, da das Material dadurch mehr Energie absorbieren kann.
Entschlüsselung von HF-Laserröhren aus Metall
Schneidmaschinen mit einer RF-Metalllaserröhre wurden ursprünglich in den späten 1980er Jahren für anspruchsvolle militärische Anwendungen eingesetzt. Heutzutage sind HF-Metalllaser die erste Wahl für viele industrielle Anwendungen, einschließlich Schneiden, Gravieren usw Schweißen.
Die RF im RF-Metall-CO2-Laser steht für Radiofrequenz und erzeugt damit ein ionisiertes Gasplasma, das einen sauberen und präzisen Schnitt gewährleistet. Sobald diese Hochfrequenz auf die Elektroden an beiden Enden der HF-Röhre trifft, erzeugt sie ein elektrisches Feld, das sie anregt Gasgemisch innerhalb der HF-Laserröhre.
Während dieser angeregten Phase kehren einige der angeregten Gasmoleküle von einem höheren Energieniveau auf ein niedrigeres Energieniveau zurück. Dabei wird ein Energiestoß in Form von Photonen (oder Lichtenergie) freigesetzt. Die freigesetzten Photonen werden von Spiegeln im Inneren des Laserhohlraums reflektiert und entweichen schließlich als intensives Laserlicht.
Vergleich zwischen DC-Laser und RF-Metalllaser
Sowohl DC-Glaslaser als auch RF-Metalllaser haben ihre Vor- und Nachteile. Um herauszufinden, welcher Typ die Investition wert ist, ist es wichtig, die wichtigsten Unterschiede zu prüfen. Lassen Sie uns einige davon im Folgenden durchgehen:
Wellenlänge
Die Wellenlänge eines Laserschneiders bestimmt, wie gut das zu schneidende Material das von ihm erzeugte Licht absorbiert. Wenn also die Absorptionseigenschaften eines Materials denen der Wellenlänge eines Lasers entsprechen, führt dies zu schnelleren und präziseren Schnitten.
DC-Glaslaser
Ein DC-Glaslaser kann Laserstrahlen in verschiedenen Wellenlängen abgeben, üblicherweise im nahen Infrarot-Wellenlängenbereich. Dies bedeutet, dass es besser für Schneid- und Lasergravurprojekte geeignet ist, die hohe Präzision und feinere Details erfordern.
RF-Metalllaser
Ein HF-Metalllaser arbeitet im fernen oder mittleren Infrarotbereich und ist daher äußerst effektiv beim Schneiden verschiedener Materialien.
Schnittpräzision
Die Präzision einer Laserschneidmaschine hängt normalerweise direkt von ihrer Pulsfrequenz ab. Es wird allgemein angenommen, dass die Präzision umso höher ist, je höher die Pulsfrequenz ist.
DC-Glaslaser
Im Allgemeinen eignen sich DC-Glaslaser besser für Anwendungen, die keine hohe Präzision, Geschwindigkeit oder Qualität erfordern.
RF-Metalllaser
HF-Laser bieten eine hochpräzise Schneidleistung. Dies liegt zum Teil daran, dass sie eine kleinere Punktgröße erzeugen.
Vorlaufkosten
DC-Glaslaser
DC-Glaslaser sind in der Regel deutlich günstiger als HF-Laser.
RF-Metalllaser
HF-Laser können fünf- bis achtmal teurer sein als Gleichstrom-Glaslaser.
Faktoren, die bei der Auswahl der richtigen Lasermaschine zu berücksichtigen sind
Der Kauf einer Laserschneidmaschine ist eine große Investition. Daher ist es nur richtig, gründlich zu recherchieren, um sicherzustellen, dass Ihre Einmalzahlung später nicht zu teuren Wartungs- und Reparaturkosten führt. Im Folgenden finden Sie einige Dinge, die Sie vor dem Kauf einer Lasermaschine beachten sollten.
Anwendung und Materialverträglichkeit
Jedes Material reagiert anders auf jede Laserschneidmaschine. Wenn Sie beispielsweise hauptsächlich viele Arten von Metallen verarbeiten, sind HF-Metalllaser die geeignetere Option und werden im Vergleich zu Gleichstrom-Glaslasern häufiger verwendet.
Produktionskapazität
Die Produktionskapazität von Gleichstrom- und HF-Lasern hängt von mehreren Faktoren ab, darunter der Ausgangsleistung, dem spezifischen Modell, das Sie kaufen möchten, und dem Verwendungszweck. Um sicherzustellen, dass Sie einen Laserschneider erhalten, der Ihren Anforderungen entspricht, wenden Sie sich immer an den Hersteller oder Lieferanten.
Sicherheitsvorrichtungen
Dies wird oft übersehen, sollte aber unserer Meinung nach eines der ersten Dinge sein, die Sie berücksichtigen müssen. Suchen Sie unter anderem nach Verriegelungssystemen, Not-Aus-Tastern, Schutzgehäusen und Sicherheitsverriegelungen für Zugangstüren.
Ausführlichere Tipps zum Kauf von CO2-Laserschneidmaschinen finden Sie unter bitte hier klicken.
Schlussfolgerung
DC-Glaslaser und RF-Metalllaser haben ihre Vor- und Nachteile. Nehmen Sie sich die Zeit, jeden einzelnen Schritt sowie die langfristigen Anforderungen Ihres Unternehmens zu bewerten. Für welchen Laserschneider Sie sich letztendlich entscheiden, stellen Sie sicher, dass er eine längere Lebensdauer hat und Ihren zukünftigen Produktionsanforderungen gerecht wird.
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