SNIJ Noord is uw partner voor hoogwaardig snijwerk. Diverse materialen zijn uiterst geschikt voor lasersnijden of watersnijden. In diverse blogs delen wij graag onze kennis met u aan de hand van de belangrijkste materialen en technieken. In dit blog komt lasersnijden aan bod.
Lasersnijden is één van de meest voorkomende bewerkingsmethoden voor plaatmateriaal. De mogelijkheid tot complexe vormen, kleine series en een hoge bewerkingssnelheid zijn maar een paar voordelen van deze bewerkingstechniek. Maar wat houdt lasersnijden nou in normale taal in? In dit blog laten we de voor- en nadelen zien, de do’s en don’ts en leggen we in het algemeen de techniek uit. De verschillende soorten lasersnijmachines (zoals CO2 vs fiber etc) alsmede de specifieke toepassingsgebieden laten we in dit blog buiten beschouwing.
Algemene voor- en nadelen van lasersnijden op een rij:
Voordelen:
- complexe vormen mogelijk
- kleine series tegen acceptabele kosten mogelijk
- hoge bewerkingssnelheid
- nauwkeurige toleranties mogelijk
- fiberlasers kunnen ook hoog reflecterende materialen snijden
- hoge reproduceerbaarheid van werkstukken
- in veel gevallen geen nabewerking nodig
- kleine warmte-beïnvloede-zone (HAZ), wat van belang kan zijn bij verdere bewerkingen
- weinig afval door smalle snijbreedte
Nadelen:
- afhankelijk van lasertype is bescherming erg belangrijk (laserlicht niet zichtbaar)
- geroeste staalplaten zijn slecht snijdbaar
- vrij veel energie benodigd om materiaal te kunnen snijden
- hoog reflecterende metalen zijn beperkt te bewerken
- gaten <0.75xplaatdikte zijn niet of nauwelijks te maken (alternatief kan watersnijden zijn)
Op de afbeelding hiernaast zijn de snijkanten sterk uitvergroot om de afwerking te laten zien. Rechtsboven in dezelfde afbeelding is een totaalproduct te zien, wat een goed beeld geeft van de strakke afwerking. Op de uitvergrotingen is goed te zien dat de laserstraal materiaal wegsmelt. Dit smeltproces zorgt voor de lijnen/ribbels op het product. Naarmate het product dikker wordt, zullen deze lijnen/ribbels ook grover zijn, omdat het langer duurt om door het materiaal heen te komen.
Het lasersnijden en een aantal extra voorbeelden zijn ook te zien in de infofilm over lasersnijden.
Meer informatie over de principewerking van lasersnijden
De Engelse term laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) betekent in het Nederlands ‘versterkt licht door de gestimuleerde uitzending van straling’. In eenvoudig Nederlands: je husselt de moleculen en atomen met speciale vreemde stoffen en het gaat een reactie met elkaar aan waarbij extra energie ontstaat.
Wat er gebeurt is dat er moleculen en atomen gebruikt worden met ‘aangeslagen elektronen’. Een aangeslagen elektron heeft meer energie in zich dan dat het nodig heeft. Als twee van deze aangeslagen elektronen op elkaar botsen, komt deze extra energie vrij als straling. Als je dit veel in een lasergas laat gebeuren (bijvoorbeeld CO2, helium, stikstof, argon, etc) dan zal het proces versterkt worden. De versterking kun je nog verder manipuleren door de atomen en moleculen op en neer te sturen door datzelfde gas. Dit gebeurt heel simpel door spiegels.
Als er aan 1 zijde van de spiegels een klein gat zit, kun je opgewekte energie gedoseerd doorlaten en zo een energiestraal creëren. Deze laserstraal is nog onbruikbaar, omdat de energie niet volledig geconcentreerd is. Vergelijk het met zonlicht. Zonlicht kan erg warm zijn. Maar als we met een loep de zonnestraal nog verder concentreren, wordt de straal zo warm dat we een stuk papier kunnen laten ontbranden. Ditzelfde principe gebeurt ook met laserlicht. Door dit licht op het laatst in de snijkop door lenzen te bundelen, krijg je heel hoge energie op een klein oppervlak.
Bovenstaande is een eenvoudige uitleg van wat er in een laserbron gebeurt. Maar er is tijdens het snijden meer nodig. Er wordt bij metaalsnijden nog een ander gas toegevoegd, namelijk het snijgas. We kennen 3 soorten snijden:
- laserbrandsnijden
- lasersmeltsnijden
- lasersublimatiesnijden
Laserbrandsnijden
De laserstraal zorgt voor de hoge temperatuur (ongeveer 1200 ºC). Het toegevoegde snijgas is zuurstof en gaat in combinatie met de hoge temperatuur en het metaal een reactie aan. Laserbrandsnijden wordt meestal gebruikt bij het snijden van staal.
Voordelen laserbrandsnijden:hogere snijsnelheid (2-3x) t.o.v. lasersmeltsnijden
- dik materiaal tot ca. 25mm is eenvoudig te snijden (bij 5kW)
- het zuurstof blaast het slak en gesmolten materiaal ook meteen weg
- lager energieverbruik t.o.v. lasersmelt- en lasersublimatiesnijden
Nadelen laserbrandsnijden:
- ruwere snede
- oxidatie op de plek waar de snede is gemaakt, echter staal wordt meestal nabewerkt dus geen groot probleem.
Lasersmeltsnijden
De laserstraal smelt het metaal ter plaatse en het niet-reagerende (inert) snijgas blaast het gesmolten metaal uit de snede. Inerte snijgassen zijn bijvoorbeeld stikstof en argon.
Voordelen lasersmeltsnijden:
- betere snedeafwerking tov laserbrandsnijden
- dik materiaal tot ca. 20 mm is eenvoudig te snijden (bij 5kW)
- het inerte gas blaast het gesmolten materiaal meteen weg
- door het gebruik van inert gas geen oxidevorming, RVS en aluminiumzijn hierdoor goed te bewerken.
Nadelen lasersmeltsnijden:
- snijden duurt langer tov laserbrandsnijden
- hoger energieverbruik
- dikte van snijdbaar materiaal ligt lager dan bij laserbrandsnijden
Lasersublimatiesnijden
Bij lasersublimatiesnijden worden in korte tijd heel hoge energiepulsen op het materiaal ‘gebombardeerd’, waardoor het materiaal van vast meteen naar gas wordt omgezet. Door het overslaan van de vloeibare fase, wordt een betere snedeafwerking gerealiseerd. Nadeel is dat het langzamer gaat en erg veel energie nodig is in vergelijking tot de 2 voorgaande methoden. Lasersublimatiesnijden wordt meestal toegepast bij hout, papier, keramiek en kunststoffen. Bij SNIJ Noord gebruiken we watersnijden als alternatief voor lasersublimatiesnijden.
Toleranties lasersnijden
Hieronder wordt een idee gegeven van de toleranties bij lasersnijden. Het product (vormgeving, manier van construeren en materiaal) in combinatie met de snelheid van snijden is bepalend voor de uiteindelijke (haalbare) tolerantie.
Bij SNIJ Noord maken we bij aluminium EN AW-5754 en EN AW-5083 tussen de 6 en 12mm een afweging of we het op de lasermachine of waterjet snijden. De combinatie van het product, vorm, gewenste tolerantie en afwerkingswens bepaalt deze keus.
SNIJ Noord kan metaalplaten in nagenoeg alle uitvoeringen snijden tot ca. 200mm dik. Bij de watersnijmachines kunnen we in 2D en 2,5D zelf tot een grootte van 10,75x3meter snijden. Voor meer informatie over materialen en toepassingen neemt u contact op met SNIJ Noord.
———————————————————–
Bronnen:
Wikipedia
Snijden van metalen met hoogvermogen lasers – uitgave van FME-CWM
