0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает лазерная резка металла?

Лазерная резка металла: основы технологии и главные преимущества

Лазерная резка металла является на сегодняшний день, пожалуй, самым передовым и технологичным способом обработки металлов. Технология резки основывается на том, что обрабатываемая поверхность материала подвергается мощному воздействию лазера определенной длины волны.


Плазменная резка Устройство технологического оборудования для лазерной обработки металла довольно сложное и нет необходимости в его глубоком описании. Есть смысл лишь отметить базовые преимущества данного способа. В первую очередь, это наименьшая среди всех способов резки ширина реза. Она действительно небольшая, всего 0,1 мм, что не может не впечатлять.

Эффективный этот способ и при разрезании листового металла. При таком способе качество обрабатываемых поверхностей очень хорошее и производительность достаточно высокая. Как известно, при других способах резки имеют место статические и динамические напряжения на поверхности металла. Так вот, при лазерной резке они отсутствуют. Так как световой поток лазера сфокусирован в конкретной точке обрабатываемой поверхности этому способу резки присуща высокая точность выполняемых работ.

В качестве преимущества при резке лазером можно назвать то, что края заготовок при осуществлении резки выходят гладкими и ровными, заусенцы на краях отсутствуют. Только некоторый оттенок или след на металле, который образуется в процессе резки из-за воздействия высокой температуры, может немножко ухудшить общее впечатление. Этот способ подойдет, когда необходимо сделать важную деталь очень точно и без последующего механического воздействия.

Лазерный луч используют для обработки металла сечением 15-20 мм. Вместе с тем, наибольшую эффективность и лучшее качество работы лазер демонстрирует при обработке деталей толщиной до 6 мм.


Сварочное производствоСреди недостатков данного способа следует выделить такие. В первую очередь, это невысокий КПД лазера, который находится в пределах всего 15%. Такой показатель не позволяет эффективно работать с сечением больше 12 мм. Лазерная резка не может быть использована для резки алюминия и титана, с материалами, которые имеют высокий коэффициент отражения (например, высоколегированные стали). То есть, лазерная резка не предназначена для абсолютно всех материалов. И последнее. Ограничением места использования данного способа есть достаточно сильная зависимость толщины обрабатываемого материала от мощности лазера.

Какие еще уникальные возможности есть у лазерной резки? Безусловно, это возможность совершать не только прямолинейную резку, но и делать фигурные резы различной произвольной формы, чего нет у других методов. Немаловажно отметить, что данному способу присуща возможность автоматизировать процесс резки и исключить так называемый «человеческий фактор». При резке лазеров расходуется только электроэнергия, использовать другие расходные материалы нет необходимости. Лазерный способ так же предпочтительнее при обработке деформированных деталей и заготовок.

Применяя лазерную обработку на практике, можно получать не только прямолинейные и фигурные срезы. Лазеры можно использовать по-разному. Их применяют, когда деталям необходимо придать привлекательный внешний вид с глянцевой поверхностью, когда есть необходимость фрезеровать детали или делать в них пазы.

Таким образом, лазерная обработка металлов является современным и высокоэффективным способом, хотя и отличается дороговизной производства.

Лазерная резка металла

АО «НПП «Сигнал» оказывает услуги лазерной резки металлов в Санкт-Петербурге на станках с ЧПУ. Данная технология обработки металла является относительно новой для России, но уже успела доказать, что работает эффективно. Применяя ее в заводских условиях можно максимально точно нарезать металлические листы и другие изделия с помощью специального лазерного луча. Преимущество технологии лазерной резки и в том, что срезы на изделиях получаются идеально чистыми, а также есть возможность изготовления сложных контуров, что позволяет использовать ее для производства высокоточных деталей, а также конструкций необычных форм. Резка металла лазером успешно применяется в различных сферах: машиностроение, космонавтика и авиация, производство различных конструкций, запасных частей, мебели, строительство и отделка, изготовление рекламной продукции, декоративных элементов.

Практикуем проведение резки по чертежу или образцу заказчика с предварительной разработкой документации на изделия нашим конструкторским бюро. Цены на лазерную резку металла доступны для любого заказчика. У нас Вы можете заказать комплексное изготовление различных изделий, в том числе их последующую механообработку на производстве.

ВОЗМОЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ

Резка металла производятся на современном лазерном комплексе LaserCut. Максимальная зона обработки изделий составляет 3000×1500 мм, а точность позиционирования по осям +- 0,007. Виды обрабатываемых материалов:

  • углеродистые и конструкционные стали;
  • нержавеющие и оцинкованные стали;
  • электротехнические стали;
  • алюминий, медь и их сплавы;
  • титан.

Обрабатываемые толщины в зависимости от вида металла:

  • углеродистые стали — до 16 мм;
  • нержавеющие стали — до 10 мм;
  • алюминий и алюминиевые сплавы — до 10 мм;
  • латунь — до 5 мм;
  • медь — до 2 мм.

Лазерные станки по металлу оснащены ЧПУ, что гарантирует быстроту и качество раскроя материалов, высокую точность готовых изделий.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕХНОЛОГИИ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ

Кроме того, что лазерная резка полностью исключает необходимость в последующей обработке изделий, есть и ряд других неоспоримых преимуществ этой уникальной технологии:

  1. Возможность резать легкодеформируемые и нежесткие детали, а также распространенные конструкционные материалы;
  2. Отсутствие механического влияния на материал, что гарантирует геометрически правильную заготовку и наивысшую точность взаимного расположения деталей;
  3. Отсутствие окалин на резе тонкого металла;
  4. Высокая мощность оборудования обеспечивает необходимую производительность резки;
  5. Раскройка металлических листов за счет точности позиционирования может проходить даже по очень сложным контурам;
  6. Лазерная резка на сегодняшний день является лучшей из всех технологий по экономности раскроя, качеству и высокой скорости обработки материалов.

Результатом оказания услуги будет идеального размера изделия, готовые к дальнейшему использованию или обработке. Мы принимаем заказы от организаций из СПб и других соседних регионов.

Лазерная резка металла: технологии и принципы работы

Лазерная резка металла признана одной из самых перспективных технологий раскроя листовых материалов, разрезания корпусных заготовок. Преимущества бесконтактного метода в высокой скорости, исключительной точности и образцовом качестве получаемого реза. По окончании кроя детали, полученные из заготовок, не требуют дальнейшей доработки, готовы для последующих операций. Гибкость настроек лазерной резки обуславливает возможность изготовления деталей сложной формы. С помощью этой прогрессивной технологии, в частности, получают:

  • комплектующие для сборки узлов машин, механизмов, летательных аппаратов, водных судов;
  • детали печных дымоходов, отопительных котлов, емкостей, резервуаров;
  • кованые изделия для ворот, калиток, ограждений, в том числе декоративные элементы;
  • торговое и промышленное оборудование;
  • комплектующие для монтажа стеллажей, изготовления эксклюзивной дизайнерской мебели;
  • трафареты, сувенирную продукцию, игрушки;
  • вывески, буквы;
  • ювелирные изделия, элементы для электроники;
  • посуду;
  • комплектующие для роботизированной техники.

Из наименования метода понятно, что лазерная резка реализуется посредством применения лазерного луча, получаемого с помощью специального оборудования. Луч фокусируют в определенном месте, где высокоплотная энергия активно разрушает материал. Линия реза плавится, металл при этом сгорает или удаляется газовой струей.

По сути при резке лазером металлический лист (стенка корпусной детали) прожигается насквозь. При этом режущая головка не касается поверхности заготовки, процесс ведется бесконтактно. Технология резки металла лазером одинаково хороша для работы с тонкими стальными листами и тугоплавкими сплавами. Направленным мощным лучом разрезают мягкие и твердые металлы: сталь, медь, алюминий, алюминиевую фольгу, серебро, сплавы, а также и другие материалы, например, стекло, пластик. Мощный поток имеет стабильные задаваемые рабочие параметры, поддерживаемые автоматически. Он не изнашивается, поэтому и рез получается идеально ровным, без сколов, зазубрин и окалины. Кромка не нуждается в шлифовании или другой механической обработке.

Крой с помощью лазерного луча демонстрирует наибольшую эффективность при штучном производстве и выпуске ограниченных партий продукции. Технология не требует предварительной подготовки форм, за счет этого экономична. Способ предпочтителен при работе с металлами с низким показателем теплопроводности. При крое материалов, легко проводящих тепло, может образовывать грат (заусенцы).

Методы лазерной резки

Существует два основных вида резки металлов лазерным лучом:

  1. Плавление;
  2. Испарение.

В мировой практике наиболее распространена лазерная резка металла плавлением. Обработка с использованием рабочих газов (кислород, азот, неон, гелий, аргон, их смеси, воздух, инертные газы) определяется как газолазерная резка. Газ, который подбирают, исходя из обрабатываемых материалов, позволяет повысить тепловую мощность на линии реза, уменьшить отражающую силу материала за счет активации окисления. Кроме того, он за счет направленности потока выдувает из области кроя продукты сгорания, металлический мусор и прочие частицы, охлаждает нагреваемую зону.

Читать еще:  Резка металла торцовочной пилой по дереву

Наибольшую эффективность демонстрирует кислород, с ним заметно повышается скорость операций, результативность в отношении кроя толстостенных материалов. Азот используется в случаях, когда требуется сохранить структуру металла на кромке. Азот обладает свойством снижать температуру в области резки, сократить толщину окислов. Скорость обработки с применением азота заметно ниже, но в некоторых случаях сохранение структуры металла в месте реза является обязательным условием.

Газолазерная резка не допустима при работе с материалами, чувствительными к перегреву: легированными, цветными металлами. Лазерная обработка не подходит для разделения материалов, склонных к растрескиванию.

При испарении также происходит тепловое воздействие луча, линия реза сначала прогревается до температуры плавления, затем до показателей, при которых начинается кипение, улетучивание. Как уже отмечалось выше, бесконтактная резка металла испарением признана высокозатратной, возможна в отношении листов (заготовок) небольшой толщины.

Для реализации разделения испарением задействуется высокомощное оборудование, для нормального функционирования которого необходимо значительное количество энергии. Высокие затраты не всегда экономически оправданы, процесс фактически невозможно применить в отношении толстолистовых материалов. Метод обработки испарением применяют только для резки тонкостенных заготовок, раскроя листов малой толщины.

Способ сквозного прожигания посредством лазерного луча не нов, его начали использовать еще в 60-х годах прошлого столетия. С того времени технология совершенствовалась, модернизировалось оборудование для ее реализации.

Основные виды оборудования для лазерной резки

Лазерная резка металла осуществляется с помощью высокотехнологичного оборудования, которое принято классифицировать как:

  1. Газовые установки.
  2. Комплексы твердотельного типа.
  3. Газодинамические устройства.

Лазерные станки функционируют непрерывно или импульсно. В состав оборудования входит несколько узлов, каждый из которых отвечает за определенное действие, работает согласованно с остальными.

Газовые лазеры

Газовые установки отличаются компактными размерами, демонстрируют высокую мощность, рекомендованы для резки заготовок из сверхпрочных сплавов. Газ (углекислый, азот или гелий) закачивается в газоразрядную камеру, он является активным элементом. Побуждение газа выполняется посредством посыла непрерывных высокочастотных импульсов, под воздействием которых частицы газа дают монохроматическое (электромагнитное с малым разбросом частот) излучение. Наиболее распространены щелевидные газовые лазеры, активным компонентом в которых является углекислый газ. Щелевидные лазеры с поперечной прокачкой выигрывают благодаря компактности, способности вырабатывать высокую мощность, безопасности, удобству и простому управлению.

Твердотельные лазеры

Твердотельное оборудование для лазерной резки металла уступает газовым моделям по мощностным параметрам. В целом оно также обладает эксплуатационной простотой. Лазеры такого типа комплектуются твердым стержнем, изготовленным из алюмоиттриевого граната, рубина или неодимового (минерального) стекла. Возбуждение стержня осуществляется за счет непрерывной накачки световым потоком. Фокусирование и усиление излучения происходит системой отражателей, призмами, резонаторами.

Газодинамические лазеры

Газодинамические лазерные комплексы относятся к категории самого дорогостоящего оборудования. Активным веществом в них, как и в газовых, является газ, который предварительно подогревается до высоких температур. После подогрева рабочая смесь направляется в специальное сопло на сверхскорости, а затем охлаждается.

Резка материалов с помощью лазерного луча позволяет получать детали точных размеров, воплощать в реальность сложные в техническом плане задачи по изготовлению ответственных комплектующих, фигурных элементов для декорации. Этот способ обработки металлов имеет массу достоинств, как и у всех остальных технологий, у него есть свои недочеты.

Преимущества и недостатки лазерной резки

К достоинствам лазерной резки металлов принято относить:

  • Экономичность: обусловлена оперативностью процесса, высокой производительностью установок, безотходностью, отсутствием необходимости дополнительной обработки деталей.
  • Возможность кроя металлических заготовок в широком диапазоне толщин. Например, лазером можно резать нержавейку толщиной до 50 мм, алюминиевые листы толщиной от 0,2 до 20 мм.
  • Удобство выпуска ограниченных партий продукции без необходимости подготовки форм, выполнения литья и штамповки.
  • Отсутствие механического контакта лазера с обрабатываемой поверхностью: обеспечивает возможность резки тонких и хрупких заготовок без риска их повреждения.
  • Высокий уровень промышленной безопасности.

В станках для резки металлических заготовок лазером предусмотрено программное обеспечение, что значительно повышает результативность работы, исключает ошибки. В систему загружаются чертежи требуемого формата, далее программа сама обрабатывает полученные данные и выполняет настройку режимов резки. Это исключает влияние человеческого фактора, гарантирует высокую скорость и точность обработки.

К недостаткам технологии резки с применением лазера принято относить существенные расходы. Метод штамповки деталей, например, более экономичен, чем лазерная резка. Но если в общую стоимость деталей, полученных штампованием, включить сумму затрат на технологическую оснастку, то их цена фактически будет такой же, как если бы их изготавливали с помощью лазерного станка. Кроме того, к недочетам лазерной резки относят ограничения по толщине материалов.

Применение бесконтактной газолазерной резки металлов в промышленном производстве становится все более востребованным. Однако высокотехнологичный метод пока не может полностью заменить устоявшиеся способы обработки металлов резанием. Несмотря на то, что есть реальная перспектива снижения суммы затрат на реализацию лазерной резки, стоимость ее остается достаточно высокой. Таким образом резка материалов лазерным лучом является экономически оправданной при условии рационального ее внедрения, когда традиционные технологии требуют слишком больших трудозатрат и времени или применить их представляется невозможным.

Общая оценка статьи: Опубликовано: 2019.07.05

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Принцип действия и основные типы лазерных станков с ЧПУ

Лазерным лучом (или просто «лазером») называется узконаправленное монохроматическое когерентное вынужденное излучение, инициируемое в активной среде под действием внешнего энергетического фактора (электрического, оптического, химического и пр.). Физически, явление основано на способности вещества излучать фотон определённой энергии (длины волны) при столкновении атома с другим когерентным («точной копией») фотоном без его поглощения. Образующиеся при этом «лишние» фотоны являются носителями лазерного луча.

Таким образом, принципиальная схема лазерного излучателя включает в себя:

  • активную среду;
  • источник внешней энергии;
  • оптический усилитель (резонатор).

Упрощённо, генерацию лазерного луча можно описать так: источник энергии служит для «накачки» активной среды (например, рубинового кристалла) извне фотонами определённой энергии. Эти фотоны «вырывают» из атомов вещества активной среды своих «близнецов», но сами при этом не поглощаются. Оптический резонатор (в простейшем случае — два параллельных зеркала) дополнительно насыщает активную среду, заставляя фотоны-«близнецы» (с одинаковой энергией) многократно сталкиваться с атомами и поддерживать возникновение новых фотонов. Одно из зеркал резонатора обычно выполняется полупрозрачным оно и пропускает фотоны в направлении оптической оси в виде узконаправленного лазерного луча.

Конструктивное разнообразие лазеров довольно обширно. Чаще всего лазеры классифицируются по виду активной среды (твердотельные, газовые, полупроводниковые), по типу энергии накачки (с постоянной мощностью или импульсные), по размерам и мощности излучения, по назначению и т. д.

Технология лазерной обработки

Сфокусированный лазерный луч несёт в себе достаточную концентрацию энергии для проникновения в материал заготовки. Под действием луча материал в зоне обработки может расплавляться, испаряться, воспламеняться или иным образом изменять свою структуру, фактически исчезая. В этом случае процесс обработки напоминает механическое резание с той лишь разницей, что режущий инструмент заменён лучом, а отходы материала не отводятся в виде стружки, а «испаряются». При достаточной мощности (и/или небольшой толщине материала), лазерный луч способен осуществлять сквозную резку. При меньшей мощности — оставлять на поверхности чёткий след (узор гравировки).

Достоинством лазерной обработки является очень тонкий срез при малой «области вмешательства» в материал (в том числе с минимальной температурной нагрузкой и деформацией), благодаря чему обработка заготовки осуществляется с очень высоким качеством. Кроме того, лазер способен обрабатывать практически любые конструкционные материалы и заготовки различных форм и габаритных размеров (в том числе тончайшие или мягкие, не поддающиеся из-за этого обработке фрезой — например, бумагу, резину, полиэтилен и пр.).

Лазерно-гравировальные станки

Преимущества технологии лазерной обработки перед обработкой резанием привели к появлению лазерно-гравировальных станков. По принципу действия эти машины очень схожи с фрезерными станками с ЧПУ. Лазерный станок также имеет монолитный корпус, горизонтальный рабочий стол, размещённый над ним подвижный инструментальный портал с головкой лазерного излучателя (аналога шпинделя с фрезой). Движение портала (и соответственно, головки излучателя) обеспечивается шаговыми электродвигателями под воздействием управляющих импульсов, генерируемых системой ЧПУ (в соответствие с заложенной в память станка программой обработки). Процессор ЧПУ также управляет мощностью лазерного луча и обеспечивает функционирование прочих узлов станка.

Читать еще:  Лазерная резка нержавеющей стали

Оптическая система станка состоит из лазерной трубки, отражающих зеркал и головки излучателя с фокусирующей линзой. Трубка имеет сложную «многослойную» конструкцию и заключает в себе активную среду (для современных станков — газовую смесь СО2, азота и гелия). При подаче внешнего напряжения (через повышающий трансформатор) в газовой среде инициируется лазерный луч. Система зеркал и фокусирующая линза головки излучателя направляет луч на поверхность материала. Движение головки излучателя над заготовкой позволяет вести обработку согласно заданному алгоритму по самым сложным (двух- или трёхмерным) траекториям. Для охлаждения лазерной трубки предусмотрена циркуляция жидкости (воды) в специальных магистралях под действием внешнего насоса.

Виды и особенности лазерных машин

Современные лазерные машины с ЧПУ успешно справляются с обработкой заготовок из практически любых материалов (дерева, металла, пластика, стекла, кожи, резины, бумаги, полиэтилена, камня и т. д.). Но, несмотря на значительную универсальность, каждая модель (или линейка моделей) имеет свою «специализацию».

Настольные лазерные граверы. Как правило, небольших размеров, не требуют установки в производственном помещении (подойдут для офиса или даже квартиры — если имеется такая потребность). Граверы оснащены хорошей оптической системой, однако её мощность сравнительно невелика. Тем не менее, гравер способен выполнять высококачественную гравировку (нанесение плоских и объёмных изображений на поверхность), а также сквозную резку заготовок небольшой толщины из большинства материалов (за исключением металлов) лишь незначительно уступая в производительности раскроя и резки «старшим» моделям лазерных станков.

Лазерно-гравировальные станки бывают как в настольном исполнении, так и в «напольном», и представлены очень большим разнообразием габаритов рабочих столов — от полуметра до полутора-двух и выше. Станки рассчитаны на установку в специальном помещении и предназначены для напряжённой работы в условиях производства. Каждый станок имеет монолитный корпус, обеспечивающий устойчивость конструкции и эффективно гасящий вибрации, возникающие при работе. Основным назначением таких моделей является лазерная резка и раскрой материалов (в том числе широкоформатных на большой скорости) и высококачественная гравировка поверхностей заготовок. Для повышения производительности и качества обработки, лазерные станки имеют специальные конструктивные решения. Например, параллельную установку двух лазерных трубок — для одновременной обработки двух заготовок, или размещение лазерной трубки на подвижном портале — для исключения потерь мощности луча при его рассеивании «на пути» к излучателю, и т. д.

Компактные лазерные маркеры предназначены для гравировки изображений высокого качества с большой скоростью. Маркеры способны наносить гравировку на объёмные изделия (украшения, брелоки, ручки и пр.), при этом даже мельчайшие детали узора получаются чётко различимыми, а сам рисунок отличается долговечностью. Это достигается благодаря особой (т. н. «двухосной») конструкции оптической системы маркера. Отдельные линзы имеют возможность взаимного перемещения, поэтому лазерный луч, генерируемый трубкой, формируется в двухмерной плоскости и направляется в любую точку обрабатываемой заготовки под нужным углом. При этом головка излучателя фокусирует луч не плоской линзой, а специальным объективом, поддерживающим стабильность лазера при любых условиях обработки.

Лазерные маркеры имеют сравнительно малую рабочую область, но, как правило, уже в базовой комплектации оснащены встроенным микрокомпьютером со всем необходимым для работы программным обеспечением. Благодаря этому достигается высокая мобильность станка — дополнительные внешние подключения (исключая электропитание) не требуются.

Лазерная резка металла

Почему лазерная резка металла хоть и является дорогостоящей операцией, все равно очень востребована сегодня. Все дело в качестве реза и высокой скорости процесса. При этом резка металлов лазером практически проводится без отходов, потому что толщина среза очень тонкая. К достоинствам можно добавить ровные кромки, которые практически не требуют механической доработки, разрезаемые металлические заготовки не подвергаются деформации (только незначительно нагреваются участки, прилегающие к зоне реза). По сути, с помощью лазерной резки получается уже готовое изделия, которое можно использовать в дальнейшем по прямому его назначению.

Технические характеристики проводимого процесса:

  • скорость резки металлов: 0,167-12,5 м/с;
  • отклонение деталей он нормативных размеров: 0,05-0,2 мм;
  • ширина среза сталей толщиною 0,5-5 мм: 0,1-0,3 мм;
  • может на кромках оставаться небольшой слой срезанного металла, который легко отделяется.

Лазерной резкой металлов можно резать любые металлические профили: листы, трубы, уголки и прочее. К тому же резке подвергаются металлические изделия, изготовленные по разным технологиям: литье, штамповка, прокат и так далее. От толщины заготовки зависит мощность используемого лазера. К примеру, чтобы разрезать деталь толщиною 12-15 мм, необходим лазер мощностью 1,5 кВт. Для резки заготовки толщиною 4-5 мм требуется лазер мощностью 0,5 кВт. При этом нет необходимости зачищать металлические заготовки, то есть подготавливать их к процессу. Единственное – это удаление антикоррозионной смазки, которую наносят в заводских условиях на некоторые профили.

Технология лазерной резки металлов

Процедура резки достаточно проста. Лазер – это тонкий луч, который на металлической заготовке образует точку. Металл на этой точке быстро нагревается до температуры плавления и начинает закипать, а затем испаряться. Если режется тонкий металлический элемент, то это происходит именно так. С толстыми деталями немного сложнее, потому что большое количество металла не может испаряться. Поэтому в технологию добавляют газ, который выдувает расплавленный металл из зоны реза. В качестве газа можно использовать кислород, азот, любой инертный газ или обычный воздух.

Виды лазерной резки

В основе технологического процесса лежат несколько элементов, которые и определяют процесс резки металлов лазером. А именно:

  • источник энергии;
  • рабочий элемент, который и образует лазерный поток;
  • блок, в состав которого входят специальные зеркала, такой прибор называется оптический резонатор.

Именно рабочий элемент и создает классификацию лазерных установок, в которых сам режущий инструмент разделяется по мощности.

  1. Мощностью не больше 6 кВт – называются твердотельными.
  2. 6-20 кВт – это газовые.
  3. 20-100 кВт – газодинамические.

К первой позиции относятся технологии, в которых используется твердое тело: рубин или специальное стекло с добавками флюорита кальция. Такие лазеры могут создать мощный импульс буквально за несколько долей секунд, к тому же они работают как в импульсном режиме реза, так и в непрерывном.

Вторая позиция – это лазер на основе газовой смеси, которая нагревается электрическим током. Электроэнергия придает направленному потоку газов монохромность и направленность. В состав смеси входят углекислый газ, азот и гелий.

Третья позиция – это также газовый лазер на основе углекислого газа. Газ нагревают и пропускают через узкий проход, где он остывает и расширяется одновременно. При этом выделяется огромная тепловая энергия, которая и режет металл большой толщины. Точность реза высокая, потому что данный вид лазера обладает большой мощностью. При этом расход энергии луча небольшой.

Режимы резки

Параметров, которые влияют на резку, достаточно много. Это и скорость проводимого процесса, и мощность лазера, его плотность, фокусное расстояние, диаметр луча, состав излучения, вид и марка разрезаемого металла. К примеру, низкоуглеродистые стали режутся быстрее, чем нержавейка, почти на 30%. Если кислород заменить обычным воздухом, то скорость реза снижается почти в два раза. Скорость резки алюминия лазером мощностью 1 кВт составляет в среднем 12 м/с, титана – 9 м/с. Эти показатели соответствуют технологии, в которой применяется кислород.

Выбирая определенный режим резки, необходимо понимать, что от выбранных параметров будет напрямую зависеть и качество реза. Оно характеризуется точностью вырезанной детали, шириною реза, шероховатостью поверхности образованных кромок, их ровностью, наличием на них оплавленного металла (грата), зоной температурного влияния лазера (глубиною). Но, как показывают исследования, на качество больше всего влияет скорость резки и толщина заготовки.

Читать еще:  Резка профлиста в размер

Для примера можно привести показатели качества лазерного процесса, который производился при мощности 1 кВт, с использованием кислорода, газ подавался в зону резки под давлением 0,5 МПа. При этом диаметр сфокусированной точки составлял 0,2 мм.

Толщина заготовки, ммОптимальная скорость резки, м/сШирина реза, ммШероховатость кромок, мкмНеперпендикулярность, мм
110-110,1-0,1510-150,04-0,06
36-70,3-0,3530-350,08-0,12
53-40,4-0,4540-500,1-0,15
100,8-1,150,6-0,6570-80

Есть еще один параметр резки металлов при помощи лазера – это точность. Определяется она в процентном соотношении и зависит от качества самого технологического процесса. Требования к данному параметру основываются на толщине разрезаемой детали и на том, для каких нужд данная заготовка будет использована. Что касается толщины, то погрешность может составлять 0,1-0,5 мм, если лазером разрезается металлический профиль толщиною до 10 мм.

Преимущества и недостатки лазерной технологии

Лазерная резка металла имеет ряд весомых преимуществ перед другими видами резки. Вот несколько ее достоинств.

  • С помощью лазера можно резать достаточно широкий диапазон толщины металлических изделий: медных – 0,2-15 мм, алюминиевых, 0,2-20 мм, стальных — 0,2-20 мм, из нержавеющей стали – до 50 мм.
  • Полное отсутствие контакта режущего инструмента с разрезаемым металлом. А это открывает возможности работать с хрупкими и легко деформирующими заготовками.
  • Просто получаются изделия с замысловатыми формами. Особенно, если резка производится на станке с компьютерным обеспечением. Нужно просто в блок управления загрузить чертеж будущей детали, и оборудование само разрежет его с большой точностью.
  • Высокая скорость процесса.
  • Если необходимо изготовить металлическую деталь небольшой партией, то именно лазерная резка может заменить такие сложные технологические процессы, как штамповка и литье.
  • Минимум отходов и чистота среза – это снижение себестоимости производимых металлических деталей, что влияет на снижение конечной цены изделия.
  • Универсальность самой лазерной технологии, с помощью которой можно решать достаточно сложные поставленные задачи.

Если говорить о недостатках лазерной резки, то их не так много. Главный недостаток – это высокое энергопотребление, поэтому данный процесс самый дорогостоящий на сегодняшний день. Хотя если сравнивать со штамповкой, которая также отличается минимальными отходами и высокой точность и качеством конечного продукта, то, учитывая изготовление оснастки, можно сказать, что лазер будет-то дешевле. И второй недостаток – ограничения резки по толщине. Все-таки 20 мм – это низкий предел.

Оборудование

Установки лазерной резки (см. фото) с твердотельным элементом состоят из лампы накачки и рабочего тела. Первая необходима для того, чтобы аккумулировать световой поток и передать на искусственный рубин излучение требуемых параметров.

Газовые установки – это более сложная конструкция, в которой газы проходят через электрическое поле. Здесь они заражаются и начинают излучать свет монохроматического типа (постоянная длина и частота световой волны). Прокачка газов может производиться в установках продольно или поперечно. Большое распространение сегодня получили щелевидные модели, которые обладают большой мощностью. При этом они очень компактны и просты в эксплуатации.

Газодинамические установки – самые дорогие. В них и процесс образования лазера сложен. Сначала газы нагреваются до температуры 2000-3000С. После чего их прогоняют с огромной скоростью через сопло, где газовый поток сужается и уплотняется. Далее, его остужают. Такой лазер обладает большой мощностью.

Если посмотреть видео, как работает каждая из вышеописанных установок, то сказать, к какому виду она относится, практически невозможно. Необходимо знать чисто конструктивные особенности аппаратов. Но все виды лазерного оборудования обязательно в своем составе имеют одинаковые элементы. А именно:

  • Система, с помощью которой получается лазерное излучение. В него входят зеркала, оптические элементы, сопло для сужения потока газов, механизм, подающий газы в установку.
  • Излучатель, резонатор.
  • Система контроля над процессом образования лазера и настройки параметров.
  • Блок перемещения режущего инструмента и заготовки.

Как уже было сказано выше, оптимальные условия использования лазерного оборудование – это производство металлических изделий небольшими партиями. При этом специалисты говорят о том, что резать лазером лучше заготовки толщиною не больше 6 мм. Потому что срез получается высокого качества при большой скорости процесса. На кромках не образуется окалины, что позволяет передавать изделия на следующий этап изготовления без предварительной обработки.

Область реза (кромки) у заготовок толщиною до 4 мм получается ровной, прямолинейной и гладкой. У более толстых заготовок кромки могут иметь погрешность в размере. Необходимо отметить, что, делая отверстие в металлической детали, нужно понимать, что внешний диаметр будет немного меньше внутреннего.

Обязательно ознакомьтесь с видео, размещенном на этой странице сайта, где показан процесс лазерной резки.

Лазерная резка. Материалы и цены*

* Цены на лазерную резку размещены на страницах материалов
** С ценами на конечные изделия, как пример для расчета, вы ознакомится в каталоге продукции или отправить нам запрос на просчет через контактную форму, либо позвонить по телефону +7 (916) 052–5725.

Материалы обрабатываемые при помощи лазерной резки

  • Фанера, дерево, МДФ
    Цена
  • Акрил, пластики
    Цена
  • Ткань, кожа
    Цена
  • Латунь
    Цена
  • Алюминий
    Цена

Лазерная резка это один из высоко технологических способов обработки таких материалов как фанера, МДФ, металл, ткань и кожа.

Лазерная резка фанеры это способ создания из обычного листа фанеры оригинальных изделий по индивидуальному дизайну. Точность лазерной резки позволяет изготавливать изделия небольшого размера как с гравировкой, так и без. При помощи лазерной технологии появилась возможность изготовления изделий сложной формы.

Стоимость изделий, изготовленных из фанеры при помощи лазерной резки не высока. Это связанно с тем, что производство практически безотходно. Это связанно с точностью резки и оптимальном расположении изделий на листе.

Все тоже самое можно сказать и про технологию лазерной резки металла. И металла с помощью лазерной резки изготавливаются в основном таблички для наружного и внутреннего использования и шильды из латуни. Технологии производства- лазерная резка и лазерная гравировка.

Лазерная резка ткани позволяет это способ резки материала без дополнительной обработки (оверлок), что экономит время и деньги. Высокое качество резки или нанесения рисунка на материал достигается высокоточным оборудованием. Достигается эта точность за счет точного создания макета для резки или гравировки. Также лазерная резка экономит материал, так как не нужно оставлять запас на обработку оверлоком, а резать его размер в размер.

При помощи лазерной резки также могут быть обработаны такие материалы как акрил, оргстекло, пластик. Из этих материалов так же как и из фанеры может быть изготовлена практически любая продукция произвольной формы и дизайна.

Где применяется лазерная резка?


  • Машиностроение, инженерия

  • Легкая промышленность

  • Архитектура и интерьеры

  • Панели и панно

  • Искусство и скульптуры

  • Трафареты

  • Вывески и объемные буквы

  • Брендинг и сувенирная продукция

  • Многое другое

Как работает лазерная резка?

Лазерная резка представляет собой технологию, которая впервые начала использоваться в промышленности в 1970-х годах.

Главный инструмент- луч лазера интенсивность которого, не смотря на малый диаметр, высока. Воздействие луча на материалы, в том числе и твердые, например металл, поверхность нагревается до больших температур. Для повреждения материала ее не достаточно, а для резки она идеальна.

При помощи компьютера, который управляет лучом лазера перемещается в нужном направлении по поверхности материала. Участок, прилегающий к поверхности в основном, остаются неповрежденными (в некоторых случаях, немного обугливаются, либо меняют цвет, это зависит от материала и его толщины). Край реза получается идеально тонким и ровным, независимо от начальной толщины.

Что делает лазерную резку настолько популярной?
  1. Высочайший уровень точности
  2. Высокая детализация
  3. Точность копирования. Все изделия тиража максимально идентичны
  4. Широкий спектр материалов
  5. Скорость процесса
  6. Низкая стоимость изделий при небольших партиях

Предлагаем, так же ознакомиться с продукцией,
представленной в нашем каталоге, при производстве которой применялась лазерная резка.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×