1. Kernarbeitsprinzip
Der Laserschneidkopf nutzt sein internes optisches System, um einen hochenergetischen Laserstrahl auf die Oberfläche des Materials zu fokussieren und so die lokale Temperatur schnell auf den Schmelz- oder Siedepunkt zu erhöhen. Gleichzeitig wird ein Hilfsgas mit hohem -Druck (z. B. Sauerstoff zur Verbrennung oder Stickstoff zur Verhinderung von Oxidation) koaxial zum Strahl ausgestoßen, um das geschmolzene Metall wegzublasen und eine Schnittfuge zu bilden. Während sich der Schneidkopf entlang der programmierten Bahn bewegt, wird das Material schließlich geschnitten.
2. Interne Struktur
Ein typischer Laserschneidkopf besteht von oben nach unten hauptsächlich aus den folgenden Schlüsselkomponenten:
Glasfaserstecker und Glasfaserkabel:Der Kanal für die Laserübertragung. Der innere Kerndurchmesser ist extrem klein (z. B. 50 μm, 100 μm), wobei strenge Anforderungen an den Biegeradius gestellt werden.
Kollimationslinse:Wandelt den divergenten Strahlausgang der Faser in paralleles Licht um und sorgt so für eine gleichmäßige Energieverteilung als Vorbereitung für die anschließende Fokussierung.
Schutzgläser (oben/unten):Normalerweise vor und nach der Fokussierlinse angebracht, um herumfliegende Schlacke und Staub während des Schneidens zu blockieren und die teure Fokussierlinse vor Verunreinigungen zu schützen. Es handelt sich hierbei um Verschleißteile.
Fokussierlinse:Das optische Kernelement, das ein konvexes Linsenprinzip nutzt, um paralleles Licht in einem extrem kleinen Brennpunkt zu bündeln und Energie zu konzentrieren, um das Material sofort zu schmelzen oder zu verdampfen.
Keramikring:Enthält interne Metalldrähte, die die Düse mit dem Sensor verbinden, um Sensordaten zu übertragen. Es ist zerbrechlich und so konzipiert, dass es bei schweren Kollisionen zuerst bricht, um den Schneidkopf zu schützen.
Düse:Er befindet sich ganz unten und dient als gemeinsamer Kanal für den Laserstrahl und das Hilfsgas. Unterschiedliche Formen (parallel, konvergent, konisch) und Größen wirken sich direkt auf die Schnittqualität und -geschwindigkeit aus.
Sensor- und Trackingsystem:In der Regel werden kapazitive (kontaktlose) oder induktive (Kontakt) Sensoren verwendet, um den Abstand zwischen dem Schneidkopf und dem Werkstück in Echtzeit zu erkennen und sicherzustellen, dass der Brennpunkt in der optimalen Schneidposition bleibt.
Intelligentes Überwachungsmodul:Hochwertige intelligente Schneidköpfe sind außerdem mit LED-Leuchten, Temperaturüberwachung und Durchstecherkennung ausgestattet, um Echtzeit-Feedback über den Arbeitsstatus zu geben.
3. Schlüsselparameter und Klassifizierung
Brennfleckdurchmesser:Bestimmt direkt die Energiedichte. Ein kleinerer Punkt führt zu einer höheren Energiedichte und eignet sich zum Feinschneiden dünner Platten. Ein größerer Punkt eignet sich besser zum Schneiden dicker Platten.
Brennweite:Objektive mit kurzer Brennweite eignen sich für dünne Platten, erfordern jedoch eine hohe Stabilität des Nachführungssystems. Objektive mit mittlerer-bis-langer Brennweite sind aufgrund ihrer großen Tiefenschärfe und höheren Betriebstoleranz ideal für dicke Platten.
Klassifizierung nach Lasertyp:
Faserlaser-Schneidköpfe:Kompatibel mit einer Wellenlänge von 1064 nm und mit kompakter Struktur, die häufig zum Schneiden von Metallen wie Kohlenstoffstahl, Edelstahl und Aluminiumlegierungen verwendet wird.
CO2-Laserschneidköpfe:Kompatibel mit einer Wellenlänge von 10,6 μm, wird hauptsächlich für nicht-metallische Materialien wie Holz und Acryl sowie einige dünne Metalle verwendet. Die Linsen erfordern infrarot-durchlässige Materialien.
UV-Laserschneidköpfe:Verfügen über einen extrem kleinen Brennfleck und eine kleine Wärmeeinflusszone und werden hauptsächlich für das hochpräzise Mikroschneiden von Leiterplatten und dünnen Folien verwendet.
4. Wichtige Branchenmarken
Internationale Marken:Wie Precitec und LT Ultra aus Deutschland, bekannt für hohe Präzision, hohe Stabilität und intelligente Sensortechnologie. Laser Mechanisms aus den USA zeichnen sich auch durch Kompatibilität und Stabilität aus.
Inländische Marken (China):Wie Raycus (Jiaqiang) und BCUT (BLT-Serie). Inländische Marken haben sich im Bereich der intelligenten Schneidköpfe rasant weiterentwickelt und Produkte mit intelligenten Funktionen wie Auto-Fokussierung, Schmelzbaderkennung und Anti-Kollisions-/Anti-Technologien auf den Markt gebracht und sind in bestimmten Bereichen Marktführer.
5. Branchenentwicklungstrends
Hohe Leistung und hohe Präzision:Um den Anforderungen von High-End-Bereichen wie Luft- und Raumfahrt und Schiffbau gerecht zu werden, werden Schneidköpfe in Richtung höherer Leistungskapazitäten (z. B. 30 kW und mehr), schnellerer Schneidgeschwindigkeiten und größerer Präzision weiterentwickelt.
Intelligenz und Automatisierung:Durch die Integration von KI und Sensortechnologien wird eine Fokussteuerung mit geschlossenem Regelkreis, automatische{1}Zentrierung, intelligentes Durchstechen und Echtzeitüberwachung der Linsentemperatur und der Strahldivergenz erreicht, wodurch die adaptiven Fähigkeiten des Bearbeitungsprozesses verbessert werden.
Umweltschutz und Energieeinsparung:Optimierung von Kühlsystemen und Gassteuerung zur Reduzierung der Hitzeeinflusszone und des Energieverbrauchs beim Schneiden und Förderung einer umweltfreundlichen Fertigung.
