Технология лазерной резки с использованием волоконных лазеров получила распространение в промышленности всего несколько лет назад. Многие компании уже оценили преимущества волоконных лазеров. Благодаря постоянному совершенствованию технологии резки, лазерная резка с использованием волоконных лазеров стала одной из самых передовых технологий в отрасли. В 2014 году волоконные лазеры обогнали CO2-лазеры по доле в общем количестве используемых лазерных источников.
Плазменная, пламенная и лазерная резка являются распространенными методами термической резки, однако лазерная резка обеспечивает наилучшую эффективность, особенно для резки тонких деталей и отверстий с соотношением диаметра к толщине менее 1:1. Поэтому технология лазерной резки также является предпочтительным методом для точной резки.
Волоконно-лазерная резка привлекла большое внимание в отрасли, поскольку она обеспечивает как скорость, так и качество резки, сравнимые с резкой CO2-лазером, а также значительно снижает затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию.
Преимущества лазерной резки волоконным лазером
Волоконные лазеры обеспечивают пользователям самые низкие эксплуатационные расходы, наилучшее качество луча, минимальное энергопотребление и минимальные затраты на техническое обслуживание.
Наиболее важным и значительным преимуществом технологии волоконной лазерной резки является ее энергоэффективность. Благодаря использованию полностью твердотельных цифровых модулей волоконного лазера и единой конструкции, системы волоконной лазерной резки обладают более высокой эффективностью электрооптического преобразования, чем системы резки углекислотным лазером. Фактическая общая эффективность использования каждого энергоблока системы резки углекислотным лазером составляет от 8% до 10%. Для систем волоконной лазерной резки пользователи могут ожидать более высокой энергоэффективности, от 25% до 30%. Другими словами, волоконно-оптическая система резки потребляет примерно в три-пять раз меньше энергии, чем система резки углекислотным лазером, что приводит к увеличению энергоэффективности более чем на 86%.
Волоконные лазеры обладают коротковолновым излучением, что увеличивает поглощение луча обрабатываемым материалом и позволяет резать такие материалы, как латунь и медь, а также непроводящие материалы. Более концентрированный луч создает меньший фокус и большую глубину резкости, благодаря чему волоконные лазеры могут быстро резать тонкие материалы и более эффективно резать материалы средней толщины. При резке материалов толщиной до 6 мм скорость резки волоконным лазером мощностью 1,5 кВт эквивалентна скорости резки CO2-лазером мощностью 3 кВт. Поскольку эксплуатационные расходы волоконной резки ниже, чем у традиционной системы резки углекислотным лазером, это можно рассматривать как увеличение производительности и снижение коммерческих затрат.
Существуют также проблемы с техническим обслуживанием. Системы лазерной резки на основе углекислого газа требуют регулярного обслуживания; зеркала требуют обслуживания и калибровки, а резонаторы — регулярного обслуживания. С другой стороны, решения для лазерной резки с использованием волоконного лазера практически не требуют обслуживания. Системы лазерной резки на основе углекислого газа используют углекислый газ в качестве лазерного газа. Из-за чистоты углекислого газа полость загрязняется и требует регулярной очистки. Для многокиловаттной системы на основе CO2 это обходится как минимум в 20 000 долларов в год. Кроме того, многие системы резки на основе углекислого газа требуют высокоскоростных осевых турбин для подачи лазерного газа, а турбины требуют обслуживания и ремонта. Наконец, по сравнению с системами резки на основе углекислого газа, решения для резки с использованием волоконного лазера более компактны и оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, поэтому требуется меньше охлаждения, а энергопотребление значительно снижается.
Сочетание меньших затрат на техническое обслуживание и более высокой энергоэффективности позволяет волоконно-оптическому лазерному резанию выделять меньше углекислого газа и является более экологичным, чем системы лазерной резки на основе углекислого газа.
Волоконные лазеры используются в самых разных областях, включая волоконно-оптическую лазерную связь, промышленное судостроение, автомобилестроение, обработку листового металла, лазерную гравировку, медицинские приборы и многое другое. Благодаря непрерывному развитию технологий, сфера их применения продолжает расширяться.
Принцип работы волоконно-лазерного станка для резки — принцип излучения света волоконным лазером.