Vláknové lasery pro řezání a značení materiálů

Znáte všechny druhy vláknových laserů a k čemu slouží?

V současné době se v průmyslu běžně můžeme setkat se třemi základními typy laserů. Jedná se o plynové CO2 lasery, pevnolátkové lasery Nd:YAG a dále pak lasery vláknové. K dělení a značení kovů jsou nejvhodnějšími adepty lasery Nd:YAG a vláknové.  Vzhledem k ústupu YAG laserů díky jejich vysoké energetické náročnosti a nákladné údržbě se zaměříme pouze na lasery vláknové, pokusíme se je popsat z lidského hlediska – základní vlastnosti a funkce.

Řezací vláknové lasery

Kvalita řezacích strojů se kromě mechanického provedení určuje převážně dle kvality laserového zdroje. Nejznámějšími neasijskými dodavateli zdrojů jsou společnosti IPG a ROFIN. Mezi uznávané asijské značky patří společnost Raycus z čínského Wuhanu, či MaxxPhotonics.

Vláknové řezací lasery je možno využívat k dělení prakticky všech kovových materiálů, ovšem s použitím odpovídajícího řezného výkonu. Základní řezací stroje, jejichž cena dnes klesá pod hranici 2.000.000 Kč bez DPH, se zpravidla dodávají s lasery Raycus o výkonu 300W. Tento výkon je plně dostačující pro rychlé a přesné řezy v oceli do síly 3mm, za cenu nízké rychlosti si poradí i se sílou 4mm. Požaduje-li zákazník zpracování barevných kovů, tedy především hliníku, mědi a mosazi, je třeba vybrat výkonnější zařízení. Pro řezání hliníkového či duralového plechu o síle 3mm je třeba zařízení s výkonem 1000W. Stejný stroj pak dokáže řezat ocel o síle 10-14mm.

Při řezání (správně pálení) oceli laserem se využívají dva základní technické plyny. Při použití kyslíku (O2) lze dosáhnout vyšších řezných rychlostí, ovšem za cenu drobného opalu materiálu na hraně řezu. Naopak při použití dusíku (N2) dochází k jistému snížení řezné rychlosti, řez je však maximálně hladký s prakticky nulovým opalem. Dle hrany řezu lze u oceli a nerezu snadno zjistit, jaký asistenční plyn byl pro řez použit – černý okraj řezu ukazuje na kyslík, stříbrná hrana na dusík.

K popularitě vláknových laserů v posledních letech přispívá, kromě jejich přijatelné ceny, také minimalizace nákladů na údržbu. Životnost samotného laserového zdroje je velmi vysoká – často přesahující 100.000 hodin. Na samotné řezné hlavě je údržba v podstatě velmi jednoduchá. Pod zakončením optického vlákna je umístěno krycí sklíčko, které zabraňuje zanesení nečistot přímo do prostoru hlavy. Toto sklíčko se mění přibližně po 500 hodinách provozu. Dalším spotřebním materiálem je tryska hlavy,  kterou prochází paprsek a asistenční plyn.

Vláknové lasery jsou velmi ekonomickým řešením i z hlediska spotřeby elektrické energie. 300W varianta má špičkový příkon cca 4.000W a v průběhu běžné práce její reálná spotřeba většinou nepřesáhne průměrnou hodnotu 2.000w. Díky vysoké efektivitě vláknového zdroje není u této varianty třeba externí vodní chlazení. Nejvyšším nákladem tedy zůstává asistenční plyn, jehož spotřeba je cca 8-10 litrů za hodinu nepřetržité práce při tlaku 200 bar.

Novinkou je řezání profilů, nejedná se pouze o přeříznutí, ale o jakékoliv výřezy do kulatých i hranatých profilů v ploše i přes rohy předmětů.

Značkovací vláknové lasery

Základní typ vláknového značkovacího laseru s výkonem 10 W lze pořídit za cenu lehce přesahující 300.000 Kč. Výkon 10 W u značkovacího laseru je zcela dostačující pro značení výrobků z nerezu či oceli na nejčastěji nabízené pracovní ploše 110 x 110mm, tyto lasery jsou vhodné také pro značení řady dalších materiálů, jako jsou například plasty. Tyto materiály doporučujeme před nákupem nejprve na daném stroji otestovat. Díky mimořádně kvalitnímu paprsku, který je schopen vláknový laser nabídnout, je totiž možné jeho energii koncentrovat na bod o průměru pouhých 0.02 mm.

Pokud chceme na značkovacím laseru značit nejenom ocel a nerez, ale také barevné kovy, bude třeba energie zdroje o něco vyšší. Pro hliník, mosaz či měď se doporučují lasery s výkonem minimálně 20 W při pracovní ploše zmíněných 110x110mm. Při zvětšení pracovní plochy na 200 x 200 mm, kdy je značící hlava ve větší vzdálenosti od popisovaného předmětu, bude třeba výkon pro tyto materiály navýšit již na 30 W a cena základního provedení značkovacího stroje tak stoupne i u těch nejlepších nabídek nad hranici 500.000 Kč.

A konkrétní využití stroje? Značení nástrojů jako jsou frézy, vrtáky či kotouče, ale i velkoobjemové a nepřenosné produkty z oblasti hutního průmyslu – značení je trvanlivé a neovlivňuje tuhost produktu. Existují stolní i přenosné typy. Možnost značení rotačních předmětů, velkoobjemová produkce, psaní čárových kódů či číselné řady také není problém.

Kombinované značení a řezání vláknovými lasery

Na rozdíl od CO2 laserů, kde se běžně používá kombinace obou činností, u vláknových laserů toto běžné není. Vláknové řezací lasery umožňují sice v omezené míře méně kvalitní značení, avšak výrobci toto nedoporučují. V současnosti probíhá vývoj, který by mohl směřovat k možnosti kombinace obou metod na jednom stroji. Zda se této možnosti dočkáme za rok či dva v takové kvalitě, aby bylo možno na stroj držet záruku a zajistit splnění všech příslušných norem však zatím není možné určit.

Máte zájem o další informace či vyzkoušení některých uvedených technologií na Vašich materiálech? Objednejte si prohlídku v našem showroomu Eurazio Center v Modleticích u Prahy. Nezapomeňte si s sebou přivézt na otestování materiál, který zpracováváte.