Jak grube materiały można ciąć laserem? Granice technologii w praktyce

Cięcie laserem to obecnie jedna z najnowocześniejszych i zarazem najbardziej precyzyjnych metod obróbki materiałów, która znajduje zastosowanie w rozmaitych branżach – od przemysłu metalowego, przez budownictwo, motoryzację, architekturę, aż po medycynę. Choć technika ta kojarzy się głównie z cienkimi blachami i tworzywami sztucznymi, to nieustanny postęp technologiczny sprawia, że cięcie laserowe z powodzeniem może być też stosowane w przypadku grubszych materiałów.
Cięcie laserem grubych materiałów Jak grube materiały można ciąć laserem? Granice technologii w praktyce
Cięcie laserem grubych materiałów / fot. freepik.com

Czy jednak wycinanie laserem tworzyw o grubości sięgającej nawet kilkadziesiąt milimetrów wciąż jest precyzyjne i opłacalne? W dzisiejszym wpisie przyglądamy się temu, jakie czynniki wpływają na maksymalną grubość cięcia, które rodzaje materiałów mogą być cięte za pomocą lasera i w jakich sytuacjach obróbka laserowa przestaje być optymalnym rozwiązaniem.

Od czego zależy maksymalna grubość cięcia laserem?

Maksymalna grubość cięcia laserem uzależniona jest od 6 kluczowych kryteriów, a mianowicie:

  • Rodzaju materiału – każdy metal, tworzywo czy inny rodzaj materiału inaczej przewodzi ciepło, wymaga konkretnej mocy i inaczej zachowuje się podczas procesu, takiego jak obróbka laserem.
  • Typu lasera – poszczególne rodzaje laserów dedykowane są do obróbki różnych rodzajów materiałów i tak oto, chociażby lasery CO2 są najlepszym wyborem do grubych materiałów niemetalicznych oraz tworzyw.
  • Mocy lasera –im większa jest moc lasera, tym grubsze materiały można ciąć (np. laser światłowodowy o mocy 6kW może służyć do cięcia stali konstrukcyjnej o grubości nawet 30 mm).
  • Zastosowanego gazu pomocniczego – gaz techniczny wspomaga proces spalania, a także chłodzi materiał i usuwa stopiony metal z linii cięcia. Dobór odpowiedniego rodzaju gazu (azotu, tlenu czy sprężonego powietrza) wpływa więc na maksymalną możliwą grubość cięcia oraz jakość krawędzi.
  • Parametrów cięcia oraz jakości skupienia wiązki – na grubość cięcia wpływa też średnica plamki lasera, odległość ogniskowa soczewki, jak i prędkość cięcia. Dzięki precyzyjnej regulacji można skutecznie uniknąć przypaleń czy zniekształceń podczas cięcia grubszych materiałów.
  • Oczekiwanych rezultatów – niestety nie w każdym przypadku można otrzymać idealnie gładką i równą krawędź, sytuacja ta dotyczy zwłaszcza grubszych materiałów. Wycinanie laserowe elementów dekoracyjnych (gdzie szczególnie wskazana jest dokładność i wysoka estetyka) również może okazać się nie lada wyzwaniem — tutaj maksymalna grubość praktyczna może być znacznie niższa niżeli ta techniczne możliwa.

Cięcie laserowe stali – jaką grubość da się osiągnąć?

Cięcie laserowe stali jest jedną z najczęściej stosowanych metod obróbki w przemyśle, a wszystko to z uwagi nie tylko na precyzję i jakość, jaką odznacza się ta technologia, ale też wszechstronność zastosowania.

Laser może być stosowany do cięcia:

  • stali konstrukcyjnej (a więc stali czarnej oraz węglowej),
  • stali nierdzewnej,
  • stali narzędziowej,
  • stali sprężynowej,
  • stali trudnościeralnej,
  • stali kwasoodpornej i żaroodpornej.

Co oczywiste, grubość stali, jaką można przeciąć metodą cięcia laserowego, jest inna dla każdego rodzaju, ale możliwości te są naprawdę imponujące. W przypadku stali konstrukcyjnej łatwo osiąga się grubości 25-30 mm, a stali nierdzewnej do 20-25 mm. Zwiększając moc lasera i poprawiając parametry, można osiągnąć wyższe wartości, jednak zazwyczaj wpływa to na jakość krawędzi i wydajność pracy.

Aluminium i metale kolorowe – ograniczenia cięcia laserem

Czy technologia cięcia laserem może być stosowana do aluminium i metali kolorowych? Jest to jak najbardziej możliwe, ale warto podkreślić, że operacja ta wiąże się z mnóstwem wyzwań. Zarówno aluminium, jak i metale kolorowe są bowiem materiałami silnie odbijającymi wiązkę laserową – spora część energii lasera zostaje więc odbita, zamiast zostać pochłonięta przez powierzchnię, a to skutecznie utrudnia precyzyjne i łatwe cięcie laserem.

Szczególnie trudnym przypadkiem jest aluminium, które dodatkowo charakteryzuje się niezwykle wysokim przewodnictwem cieplnym – właściwość ta skutkuje szybkim rozpraszaniem się ciepła i w konsekwencji koniecznością doboru idealnych parametrów pracy oraz zdecydowanie wyższej mocy lasera. Specjalnego traktowania wymaga też miedź i mosiądz, które również odbijają światło oraz ciepło. W ich przypadku konieczne jest zastosowanie powłok antyrefleksyjnych czy też systemów monitorujących odbicie wiązki chroniących optykę lasera.

Tworzywa sztuczne i drewno – granice precyzji i bezpieczeństwa

Cięcie laserem nie bez powodu cieszy się tak dużą popularnością – technika ta pozwala wykonywać nawet najbardziej nietypowe kształty. Wbrew pozorom nie jest ona jednak zawsze najlepszym, możliwym rozwiązaniem. Przykładem może być tutaj drewno oraz tworzywa sztuczne, które owszem mogą być poddane obróbce laserem CO2, jednakże wiąże się to z zagrożeniem dla bezpieczeństwa i zdrowia.

Niektóre tworzywa sztuczne (jak choćby PVC) podczas obróbki wydzielają toksyczne, szkodliwe opary, które dodatkowo mogą trwale uszkodzić optykę urządzenia. Z kolei na jakość cięcia drewna wpływa fakt, że ma ono nierównomierną strukturę, sęki oraz jest ono wilgotne.

Kiedy warto rozważyć alternatywę dla cięcia laserowego?

Usługa wycinania laserem nie zawsze jest najbardziej opłacalnym i efektywnym rozwiązaniem. Na jedną z licznie dostępnych alternatyw warto się zdecydować w przypadku bardzo grubych materiałów (np. stali, której grubość wynosi powyżej 50 mm), tworzyw trudno przewodzących ciepło, czy też bardzo dużych serii produkcyjnych charakteryzujących się niższymi wymaganiami jakościowymi.

Cięcie laserowe można zastąpić cięciem plazmowym, cięciem mechanicznym, termicznym czy cięciem wodą. Efekty są równie imponujące, a całość pozwala zachować bezpieczeństwo oraz wysoką precyzję bez szkody dla optymalizacji procesów produkcyjnych.


 

POLECANE
86 lat temu podpisano pakt Ribbentrop–Mołotow. Droga do totalnej eksterminacji Polaków z ostatniej chwili
86 lat temu podpisano pakt Ribbentrop–Mołotow. "Droga do totalnej eksterminacji Polaków"

23 sierpnia 1939 r. doszło do podpisania sowiecko-niemieckiego "paktu o nieagresji" znanego jako pakt Ribbentrop-Mołotow. Wraz z traktatem podpisany został tajny protokół dodatkowy, który zawierał dane na temat podziału m.in Polski pomiędzy III Rzeszą a ZSRR.

Trąby wodne na Bałtyku. Pilny komunikat IMGW z ostatniej chwili
Trąby wodne na Bałtyku. Pilny komunikat IMGW

Ostrzeżenia przed burzami na Pomorzu Zachodnim i silnym wiatrem na zachodzie wydał w sobotę Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Tam w ciągu dnia porywy wiatru mogą osiągnąć do 70 km/h. Silny wiatr wystąpi również na znacznej części Bałtyku, gdzie możliwe są trąby wodne.

Atak nożownika w Krakowie. Policja ustaliła tożsamość sprawcy z ostatniej chwili
Atak nożownika w Krakowie. Policja ustaliła tożsamość sprawcy

Policja ustaliła tożsamość nożownika, który w piątek w Krakowie zranił taksówkarza. Poszukiwania napastnika nadal trwają. Ranny taksówkarz to 41-letni obywatel Uzbekistanu. Przeszedł operację, jego stan jest stabilny, niezagrażający życiu.

Kolejny podatek w górę. Cios w wygrane Lotto z ostatniej chwili
Kolejny podatek w górę. Cios w wygrane Lotto

Ministerstwo Finansów planuje od 1 stycznia 2026 r. podwyżkę stawki od wygranych do 15 proc. z 10 proc. obecnie.

Byłemu dziennikarzowi TVN grozi nawet 20 lat więzienia z ostatniej chwili
Byłemu dziennikarzowi TVN grozi nawet 20 lat więzienia

Były dziennikarz TVN i RMF FM Jacek B. oskarżony o udział w rozboju z użyciem niebezpiecznych narzędzi. Grozi mu do 20 lat więzienia.

Tadeusz Płużański: Polski pilot ofiarą mordercy sądowego, który awansował na prezesa Sądu Najwyższego tylko u nas
Tadeusz Płużański: Polski pilot ofiarą mordercy sądowego, który awansował na prezesa Sądu Najwyższego

Porucznika Edwarda Pytko komuniści zamordowali w sierpniu 1952 r. Ten 22-letni pilot instruktor Oficerskiej Szkoły Lotniczej nr 5 w Radomiu chciał być człowiekiem wolnym, dlatego próbował uciec ze stalinowskiej Polski. Karę śmierci wydawał na niego Bogdan Dzięcioł – tego stalinowskiego funkcjonariusza Wojskowy Sąd Okręgowy w Warszawie dopiero w marcu 2024 r. nieprawomocnie skazał na 5 lat pozbawienia wolności.

Nożownik zaatakował taksówkarza w Krakowie. Trwa policyjna obława Wiadomości
Nożownik zaatakował taksówkarza w Krakowie. Trwa policyjna obława

W Krakowie trwają poszukiwania mężczyzny, który w trakcie kursu zaatakował taksówkarza nożem i uciekł. Poszkodowany obcokrajowiec, który prowadził pojazd, z ranami ciętymi trafił do szpitala.

Trump: Putin ma „kilka tygodni”. Waszyngton zapowiada decyzję Wiadomości
Trump: Putin ma „kilka tygodni”. Waszyngton zapowiada decyzję

Prezydent USA Donald Trump odniósł się w piątek do rosyjskiego ataku na amerykańską firmę działającą na Ukrainie. Podkreślił, że „nie podoba mu się to” i dodał: „Nie podoba mi się wszystko, co się dzieje na tej wojnie”.

Nadciąga zmiana pogody. IMGW wydał komunikat Wiadomości
Nadciąga zmiana pogody. IMGW wydał komunikat

Jak poinformował IMGW, przeważający obszar Europy znajdować się będzie pod wpływem niżów z ośrodkami nad północną Norwegią, w okolicach Islandii, w rejonie Bałtyku oraz nad Rosją i Ukrainą i związanych z nimi frontów atmosferycznych. Na zachodzie kontynentu będzie oddziaływać wyż znad Morza Norweskiego i Wysp Brytyjskich.

Tȟašúŋke Witkó: Dyplomatyczna huśtawka nastrojów tylko u nas
Tȟašúŋke Witkó: Dyplomatyczna huśtawka nastrojów

Gdyby spotkanie Donalda Trumpa z Władimirem Putinem w alaskańskim Anchorage relacjonował jakiś krytyk teatralny z XIX wieku, to winien on swoją recenzję uwieńczyć takowym akapitem: „Kiedy wreszcie kurtyna opadła – miłosiernie skrywając postacie aktorów – wówczas na widowni rozległy się, najpierw nieśmiałe, potem jednak coraz głośniejsze i natarczywsze gwizdy, a na galeriach zagrzmiały pełne oburzenia głosy, żądające zwrotu pieniędzy za bilety!

REKLAMA

Jak grube materiały można ciąć laserem? Granice technologii w praktyce

Cięcie laserem to obecnie jedna z najnowocześniejszych i zarazem najbardziej precyzyjnych metod obróbki materiałów, która znajduje zastosowanie w rozmaitych branżach – od przemysłu metalowego, przez budownictwo, motoryzację, architekturę, aż po medycynę. Choć technika ta kojarzy się głównie z cienkimi blachami i tworzywami sztucznymi, to nieustanny postęp technologiczny sprawia, że cięcie laserowe z powodzeniem może być też stosowane w przypadku grubszych materiałów.
Cięcie laserem grubych materiałów Jak grube materiały można ciąć laserem? Granice technologii w praktyce
Cięcie laserem grubych materiałów / fot. freepik.com

Czy jednak wycinanie laserem tworzyw o grubości sięgającej nawet kilkadziesiąt milimetrów wciąż jest precyzyjne i opłacalne? W dzisiejszym wpisie przyglądamy się temu, jakie czynniki wpływają na maksymalną grubość cięcia, które rodzaje materiałów mogą być cięte za pomocą lasera i w jakich sytuacjach obróbka laserowa przestaje być optymalnym rozwiązaniem.

Od czego zależy maksymalna grubość cięcia laserem?

Maksymalna grubość cięcia laserem uzależniona jest od 6 kluczowych kryteriów, a mianowicie:

  • Rodzaju materiału – każdy metal, tworzywo czy inny rodzaj materiału inaczej przewodzi ciepło, wymaga konkretnej mocy i inaczej zachowuje się podczas procesu, takiego jak obróbka laserem.
  • Typu lasera – poszczególne rodzaje laserów dedykowane są do obróbki różnych rodzajów materiałów i tak oto, chociażby lasery CO2 są najlepszym wyborem do grubych materiałów niemetalicznych oraz tworzyw.
  • Mocy lasera –im większa jest moc lasera, tym grubsze materiały można ciąć (np. laser światłowodowy o mocy 6kW może służyć do cięcia stali konstrukcyjnej o grubości nawet 30 mm).
  • Zastosowanego gazu pomocniczego – gaz techniczny wspomaga proces spalania, a także chłodzi materiał i usuwa stopiony metal z linii cięcia. Dobór odpowiedniego rodzaju gazu (azotu, tlenu czy sprężonego powietrza) wpływa więc na maksymalną możliwą grubość cięcia oraz jakość krawędzi.
  • Parametrów cięcia oraz jakości skupienia wiązki – na grubość cięcia wpływa też średnica plamki lasera, odległość ogniskowa soczewki, jak i prędkość cięcia. Dzięki precyzyjnej regulacji można skutecznie uniknąć przypaleń czy zniekształceń podczas cięcia grubszych materiałów.
  • Oczekiwanych rezultatów – niestety nie w każdym przypadku można otrzymać idealnie gładką i równą krawędź, sytuacja ta dotyczy zwłaszcza grubszych materiałów. Wycinanie laserowe elementów dekoracyjnych (gdzie szczególnie wskazana jest dokładność i wysoka estetyka) również może okazać się nie lada wyzwaniem — tutaj maksymalna grubość praktyczna może być znacznie niższa niżeli ta techniczne możliwa.

Cięcie laserowe stali – jaką grubość da się osiągnąć?

Cięcie laserowe stali jest jedną z najczęściej stosowanych metod obróbki w przemyśle, a wszystko to z uwagi nie tylko na precyzję i jakość, jaką odznacza się ta technologia, ale też wszechstronność zastosowania.

Laser może być stosowany do cięcia:

  • stali konstrukcyjnej (a więc stali czarnej oraz węglowej),
  • stali nierdzewnej,
  • stali narzędziowej,
  • stali sprężynowej,
  • stali trudnościeralnej,
  • stali kwasoodpornej i żaroodpornej.

Co oczywiste, grubość stali, jaką można przeciąć metodą cięcia laserowego, jest inna dla każdego rodzaju, ale możliwości te są naprawdę imponujące. W przypadku stali konstrukcyjnej łatwo osiąga się grubości 25-30 mm, a stali nierdzewnej do 20-25 mm. Zwiększając moc lasera i poprawiając parametry, można osiągnąć wyższe wartości, jednak zazwyczaj wpływa to na jakość krawędzi i wydajność pracy.

Aluminium i metale kolorowe – ograniczenia cięcia laserem

Czy technologia cięcia laserem może być stosowana do aluminium i metali kolorowych? Jest to jak najbardziej możliwe, ale warto podkreślić, że operacja ta wiąże się z mnóstwem wyzwań. Zarówno aluminium, jak i metale kolorowe są bowiem materiałami silnie odbijającymi wiązkę laserową – spora część energii lasera zostaje więc odbita, zamiast zostać pochłonięta przez powierzchnię, a to skutecznie utrudnia precyzyjne i łatwe cięcie laserem.

Szczególnie trudnym przypadkiem jest aluminium, które dodatkowo charakteryzuje się niezwykle wysokim przewodnictwem cieplnym – właściwość ta skutkuje szybkim rozpraszaniem się ciepła i w konsekwencji koniecznością doboru idealnych parametrów pracy oraz zdecydowanie wyższej mocy lasera. Specjalnego traktowania wymaga też miedź i mosiądz, które również odbijają światło oraz ciepło. W ich przypadku konieczne jest zastosowanie powłok antyrefleksyjnych czy też systemów monitorujących odbicie wiązki chroniących optykę lasera.

Tworzywa sztuczne i drewno – granice precyzji i bezpieczeństwa

Cięcie laserem nie bez powodu cieszy się tak dużą popularnością – technika ta pozwala wykonywać nawet najbardziej nietypowe kształty. Wbrew pozorom nie jest ona jednak zawsze najlepszym, możliwym rozwiązaniem. Przykładem może być tutaj drewno oraz tworzywa sztuczne, które owszem mogą być poddane obróbce laserem CO2, jednakże wiąże się to z zagrożeniem dla bezpieczeństwa i zdrowia.

Niektóre tworzywa sztuczne (jak choćby PVC) podczas obróbki wydzielają toksyczne, szkodliwe opary, które dodatkowo mogą trwale uszkodzić optykę urządzenia. Z kolei na jakość cięcia drewna wpływa fakt, że ma ono nierównomierną strukturę, sęki oraz jest ono wilgotne.

Kiedy warto rozważyć alternatywę dla cięcia laserowego?

Usługa wycinania laserem nie zawsze jest najbardziej opłacalnym i efektywnym rozwiązaniem. Na jedną z licznie dostępnych alternatyw warto się zdecydować w przypadku bardzo grubych materiałów (np. stali, której grubość wynosi powyżej 50 mm), tworzyw trudno przewodzących ciepło, czy też bardzo dużych serii produkcyjnych charakteryzujących się niższymi wymaganiami jakościowymi.

Cięcie laserowe można zastąpić cięciem plazmowym, cięciem mechanicznym, termicznym czy cięciem wodą. Efekty są równie imponujące, a całość pozwala zachować bezpieczeństwo oraz wysoką precyzję bez szkody dla optymalizacji procesów produkcyjnych.



 

Polecane
Emerytury
Stażowe