A lézervágás nem áll meg a technológiai fejlődésben

A fémmegmunkálás egyik húzóágazata, a lézervágás folyamatosan fejlődik. A vágási sebesség jelentős gyorsulásának köszönhetően az automatizálási megoldások szerepe egyre nő, hiszen önmagában a nagy sebességgel zajló lézervágás nem elegendő a gyártási folyamat felgyorsításához. Ha egy vágógépnek például folyamatosan le kell állnia, míg a gépkezelő behelyezi az újabb munkadarabot, vagy eltávolítja az elkészült alkatrészt, összességében nem lesz hatékonyabb a munkafolyamat – írja a cnc.hu.

Az elmúlt 15 évben a nagyobb teljesítményű lézerek lehetővé tették, hogy vastagabb lemezeket is vághassunk, azonban ez gyakran a felület minőségének romlását eredményezte. Eleinte különösen nehéz volt vastag anyagokon jó minőségű vágási felületet kialakítani. Ez legfőképp a megfelelő alapanyag hiányának tudható be. Az acélmegmunkálók számára egyértelművé vált a megfelelő alapanyagok iránti hatalmas kereslet, ezért mind több lézer-minőségű anyagot kezdtek el gyártani. Ma már a mart felület minőségéhez hasonló eredmény elérésére is alkalmas anyagok akár 13 milliméteres, vagy ezen érték fölötti vastagságokban is.

A nagyobb teljesítményű lézereket alkalmazó gépekkel vastagabb lemezeket is képesek voltak megmunkálni, amihez viszont a fúvókák fejlesztése is elengedhetetlen volt. A coaxial flow fúvókák az oxigénnel történő acélvágást tették lehetővé. Az ilyen folyamatoknál a segédgáz lassan sebességgel áramlik. A coaxial vagy dupla fúvókák állandó finom gázáramlást tesznek lehetővé, ami pedig kiváló minőségű felülethez vezet a 10 és 30 mm közti lemezvastagságok esetében. Idővel népszerűbbé vált a segédgázként nitrogént alkalmazó technológia, mivel ezzel nagyobb vágási sebességet érhettek el a vékony lemezek nagy teljesítményű lézerrel történő vágása közben. Ráadásul a nitrogénes vágás oxidmentes vágási felületet eredményezett, ami azonnal hegeszthető vagy festhető volt. A nitrogén alkalmazásának egyik hátulütője azonban, hogy rendkívül nagy áramlási sebesség szükséges a vágáshoz, így nagyobb sebesség vagy vastagabb lemez esetében ez a technológia nagyobb fúvóka átmérőt és egy nagynyomású nitrogén forrást is igényel. A fúvókák továbbfejlesztésével az optimális áramlást tették lehetővé. A fúvókában található tölcsér állítja elő a coaxial flow-t a nagynyomású vágáshoz, így garantálva a minimális turbulenciát a vágási területen.

A lézervágógépek gyártói az évek múltán olyan vezérlőket kezdtek el gyártani, melyek sokkal többre voltak képesek, mint a program futtatása: megkönnyítették és megbízhatóvá tették a vágási folyamatokat. A nagyteljesítményű lézerekkel nitrogén segédgázt alkalmazva könnyedén és oxidmentes vágási felület képezve voltak vághatók a vékony lemezek. Bár kezdetben számos esetben szükséges volt egy másodlagos sorjátlanító eljárás alkalmazása is, mivel az éles sarkoknál a lézer lelassult. Ennek kiküszöbölésére a vágás paraméterein kellett volna változtatni, például a sebességet, teljesítményt és frekvenciát csökkenteni az ilyen sarkoknál. Ez azonban rengeteg plusz időt jelentett a programozásnál, ezért végül a vágás utáni sorjátlanítás mellett döntöttek.

A mai vezérlők mindezt automatizáltan végzik. Kiszámítják a szükséges teljesítmény, impulzus szélesség és frekvencia csökkentés mértékét a sarkokhoz való érkezés sebessége alapján, majd azt, hogy milyen mértékben gyorsuljon fel újra a folyamat a sarok után. Ezzel kiküszöbölhető a túlmelegedés és a szennyeződések képződése a sarkokon.

A nagyvállalatoknál milliókat fordítanak kutatás fejlesztési folyamatokra, hogy minél jobb minőségű lézer sugarat állítsanak elő. A jobb minőségű sugárral sokkal megbízhatóbban vághatunk acélt, rozsdamentes acélt vagy alumíniumot. Bár korábban ezek a fejlesztések többnyire a CO₂ lézereket érintették, ma már számos gyártó foglalkozik szilárdtest lézerek, pontosabban fiber lézerek és a direkt-dióda technológia fejlesztésével is.

Bár a CO₂ lézerek fejlődésének köszönhetően tart ott a lézervágási technológia, ahol ma tart, mégis a fiber lézereket tartják az ipari lézerek következő generációjának. Mindez azért lehetséges, mert fiber lézert alkalmazó gép esetében sokkal alacsonyabbak a karbantartási költségek, könnyebb a kezelése, emellett sokkal magasabb sebességekkel képes dolgozni, mint a CO₂ lézerek. Éppen ezért a fiber lézer technológia az egyik leggyorsabban fejlődő ipari alkalmazás napjainkban. A fiber lézerek kiváló minőségű felületet képeznek a vékonyabb anyagoknál, azonban ahogy a vastagság nő, a minőség romlik.

Nemrég azonban kifejlesztettek egy új technológiát, amivel mindez megváltoztatható. Az új módszerrel a fiber lézerek paramétereit oly módon változtathatjuk meg, hogy lehetővé váljon a vastag lemezek jó minőségű vágása is. Így feleakkora teljesítmény mellett egy fiber lézer ugyanolyan felületi minőséget érhet el, mint egy hagyományos CO₂ lézer, legyen szó akármilyen vastagságról. Mindez azt jelenti, hogy egyetlen fiber lézerrel minden anyagtípust és vastagságot megmunkálhatunk anélkül, hogy a lencséket kellene cserélgetni.

A lézeres technológiák folyamatosan változnak. Sorra bukkannak fel a gyorsabb, hatékonyabb rendszerek, továbbra is rengeteg a fejlődési lehetőség.