Un'attrezzatura ideale per la lavorazione dei metalli può portarti molto più di alti profitti. Negli ultimi anni, Tagliatrice laser a fibra è diventato sempre più popolare nella lavorazione dei metalli. Sappiamo che il laser a fibra è il tipo di laser ideale che soddisfa tutti i requisiti di dimensioni ridotte, elevata efficienza, elevata affidabilità, elevata qualità del fascio e alta potenza amplificando la luce di specifiche lunghezze d'onda nella fibra. Di cosa si tratta esattamente? Diamo un'occhiata insieme.
Cos'è la macchina da taglio laser in fibra?
La fibra ottica è solitamente una fibra solida di vetro ricavata da SiO2 come materiale di matrice, ampiamente utilizzata nelle comunicazioni in fibra ottica. Il principio di guida della luce è il meccanismo della riflessione interna totale della luce. Ovvero, quando la luce incide da un mezzo ad alta densità luminosa con un elevato indice di rifrazione verso un mezzo otticamente più sparso con un basso indice di rifrazione con un angolo maggiore dell'angolo critico, si verifica una riflessione totale e la luce incidente viene riflessa interamente verso il mezzo ad alta densità luminosa con un elevato indice di rifrazione, e l'indice di rifrazione è piccolo.
Le fibre possono essere suddivise in fibre monomodali e fibre multimodali. Le fibre monomodali hanno un diametro del nucleo ridotto e possono trasmettere una sola modalità di luce, con una dispersione intermodale ridotta. Le fibre multimodali hanno un diametro del nucleo più spesso, il che consente la trasmissione di più modalità di luce, ma la dispersione tra le modalità è relativamente elevata.
La modalità di trasmissione del laser a fibra consiste nell'utilizzare la fibra per condurre il raggio laser. In generale, il principio consiste nell'avvolgere uno strato di cristallo YAG nei cerchi interno ed esterno della fibra ottica, in modo che la sorgente luminosa possa illuminare il cristallo YAG dalla fibra ottica per generare il laser e, allo stesso tempo, si verifichi una conduzione per rifrazione ripetuta nella fibra ottica.
Il principio di funzionamento del laser a fibra si basa principalmente sulla sua particolare struttura. Il laser è composto da tre parti: materiale di lavoro, sorgente di pompaggio e risonatore. Le funzioni specifiche sono le seguenti:
- La fibra di guadagno è il mezzo di guadagno che genera fotoni.
- La luce di pompaggio agisce come energia esterna per far sì che il mezzo di guadagno raggiunga l'inversione di popolazione, ovvero la sorgente di pompaggio.
- Il risonatore ottico è composto da due specchi e il suo scopo è quello di realizzare il feedback e l'amplificazione dei fotoni nel mezzo di lavoro.
Quali sono le differenze tra laser a fibra, laser a CO2 e laser a stato solido YAG?
Non sei ancora sicuro di quale tipo di laser cutter sia più adatto a te? Pensi che il laser a fibra sia troppo costoso, ma gli effetti del taglio laser CO2 o YAG non soddisfano mai le tue aspettative? Speriamo che quanto segue ti aiuti a capire meglio.
Il laser a fibra appartiene ai laser a stato solido. Genera un raggio laser con un laser seed, che viene poi amplificato in una fibra di vetro appositamente progettata per fornire energia tramite un diodo di pompaggio. Il laser a fibra ha una lunghezza d'onda di 1.064 micron, che può produrre un diametro del punto focale molto piccolo. L'intensità è oltre 100 volte superiore a quella di un dispositivo laser a CO2 con la stessa potenza media. Inoltre, il laser a fibra ha una durata eccezionalmente lunga di almeno 25,000 ore di lavorazione laser. Il laser a CO2 è un laser a gas basato su una miscela di anidride carbonica eccitata da una scarica elettrica. Ha una lunghezza d'onda di 10.6 micron ed è adatto principalmente per la lavorazione di materiali non metallici e della maggior parte delle materie plastiche.
Il laser a CO2 ha un'efficienza relativamente elevata e un'eccellente qualità del fascio. Per questo motivo, è uno dei dispositivi laser più utilizzati.
Il laser YAG è anch'esso un tipo di laser a stato solido, che prende il nome dall'elemento drogato neodimio e dal cristallo vettore, e ha una lunghezza d'onda di 1.064 micron, la stessa del laser a fibra, il che lo rende adatto alla marcatura di metalli e materie plastiche. A differenza del laser a fibra, questo tipo di dispositivi laser include diodi di pompaggio relativamente costosi, che sono materiali di consumo. Devono essere sostituiti dopo circa 8,000-15,000 ore di lavorazione. Rispetto al laser a fibra, il laser YAG ha una durata inferiore ed è più adatto alla marcatura di metalli e metalli rivestiti.
Ecco alcuni confronti specifici dei parametri.
Cosa può fare una macchina per il taglio laser a fibra?
Come accennato in precedenza, la lunghezza d'onda del laser a CO2 e del laser a stato solido come lo YAG o il laser a fibra determina che il primo viene assorbito più facilmente dai non metalli e può tagliare materiali non metallici come legno, acrilico, PP, vetro organico, ecc. con elevata qualità, mentre il secondo non viene assorbito facilmente dai non metalli. Inoltre, le lunghezze d'onda dei due differiscono di un ordine di grandezza, il che aumenta notevolmente la flessibilità della lavorazione laser a fibra.
Tuttavia, sia il laser CO2 che quello YAG sono inefficaci quando si imbattono in materiali altamente riflettenti come il rame e l'alluminio puro. In ogni caso, il laser CO2 non riesce mai a tagliare un materiale altamente riflettente, perché la potenza o il raggio trasmesso al materiale viene riflesso. Il laser YAG viene utilizzato solo per il taglio di lamiere sottili inferiori a 8 mm.
Macchina da taglio laser a fibra CNC non presenta queste limitazioni.
Tuttavia, Senfeng sconsiglia l'utilizzo del laser a fibra per il taglio a lungo termine di materiali altamente riflettenti. La cosiddetta alta riflessione ha poco a che fare con la levigatezza della superficie di taglio del foglio, principalmente perché la lunghezza d'onda del laser non rientra nell'intervallo di assorbimento ideale di questi materiali. La maggior parte dell'energia viene riflessa, il che può facilmente danneggiare la lente protettiva davanti alla testa laser. Un utilizzo prolungato può compromettere l'effetto di taglio previsto e aumentare il consumo di materiali di consumo.
Allo stesso modo, le apparecchiature per il taglio laser a fibra non possono elaborare materiali non metallici come tessuti, pelle e pietre, e i vantaggi del taglio di materiali non metallici non sono evidenti.
Quali sono i vantaggi del laser a fibra?
Rispetto ai precedenti laser a stato solido, il laser a fibra presenta numerosi vantaggi.
1. Ottima qualità del fascio: la struttura della guida d'onda della fibra fa sì che il laser a fibra ottenga facilmente un'uscita in modalità trasversale singola ed è meno influenzato da fattori esterni, il che può consentire di ottenere un'uscita laser ad alta luminosità.
2. Alta efficienza: la sua efficienza di conversione elettro-ottica raggiunge il 30%, che è diverse volte superiore a quella di una tradizionale macchina da taglio laser, mentre il costo operativo complessivo è solo del 15% rispetto a quello di una tradizionale macchina da taglio laser.
3. Eccellente dissipazione del calore: il laser a fibra utilizza una sottile fibra di terre rare come mezzo di guadagno laser, che ha un rapporto superficie/volume molto elevato. È circa 1000 volte superiore a quello del tradizionale laser a stato solido e presenta un vantaggio naturale nella dissipazione del calore. Nel caso di potenza media e bassa, non è richiesto alcun raffreddamento speciale della fibra ottica e, nel caso di potenza elevata, viene utilizzato il raffreddamento ad acqua per evitare efficacemente la riduzione della qualità e dell'efficienza del fascio causata dagli effetti termici comunemente osservati nei laser a stato solido.
4. Struttura compatta e alta affidabilità: la sorgente di pompaggio è un laser a semiconduttore di piccole dimensioni e facilmente modularizzabile. In combinazione con reticoli di Bragg in fibra ottica (FBG) e altri dispositivi in fibra ottica, purché questi dispositivi siano saldati tra loro, è possibile realizzare laser interamente in fibra. L'elevata immunità ai disturbi e l'elevata stabilità consentono di risparmiare tempo e denaro in termini di manutenzione.
Quali sono gli svantaggi del laser a fibra?
Ogni medaglia ha due facce. Ecco alcuni svantaggi del laser a fibra.
1. Il prezzo è più alto: i costi di produzione e sviluppo del laser a fibra e i costi dei pezzi di ricambio sono molto più alti rispetto ad altri laser.
2. A causa delle dimensioni ridotte del nucleo della fibra, l'energia del singolo impulso è molto ridotta rispetto ai laser a stato solido.
3. Limitazioni al taglio di materiali in fogli. Solitamente limitato al campo della lavorazione dei metalli, ed è improbabile che incida sulla lavorazione di materiali non metallici, come plastica, carta o tessuto.
Qual è lo spessore massimo che può tagliare la macchina per il taglio laser a fibra?
Diversi dispositivi di taglio hanno effetti produttivi diversi. Consultate la tabella sottostante per saperne di più su ciascun laser a fibra.
Nell'applicazione pratica, la capacità di taglio delle apparecchiature di taglio laser a fibra è correlata anche alla qualità della macchina di taglio, al tipo di laser, all'ambiente di taglio, alla velocità di taglio e ad altri fattori. Anche l'uso di gas ausiliario può migliorare una certa capacità di taglio, quindi non esiste uno standard assoluto per giudicare lo spessore di taglio. Ad esempio, il taglio dell'acciaio al carbonio si basa principalmente sulla combustione dell'ossigeno, mentre il taglio dell'acciaio inossidabile dipende principalmente dalla potenza. In genere, una macchina di taglio laser a fibra da 1000 W può tagliare lamiere di acciaio al carbonio con uno spessore di circa 10 mm, mentre le lamiere di acciaio inossidabile sono leggermente più difficili da tagliare. Aumentare lo spessore di taglio avviene a scapito dell'effetto bordo e della velocità.
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