Дефекты при лазерной резке металла

Обновлено: 04.05.2024

Лазерная резка металла на станках с ЧПУ используется в основном для раскроя листа по сложному контуру. При этом все достоинства технологии сохраняются независимо от сложности процесса, изделия отличаются чистотой реза и точностью размеров при условии соблюдения технологии.

Резка лазером на станке с ЧПУ осуществляется по специальным чертежам, которые должны быть оформлены в особом формате. В нашей статье мы расскажем обо всех особенностях лазерной резки металла на станке ЧПУ.

Конструкция станка с ЧПУ для лазерной резки

Ранее резка по металлу происходила вручную. Однако замена ее на лазерную привела к появлению новых деталей и узоров, которые создаются теперь с высокой точностью и скоростью.

Управление механизмами и мощностью лазерного луча происходит с помощью ЧПУ.

Оборудование имеет оптику состоящую из:

трубки лазера;
головки излучателя;
отражающих зеркал;
линзы, с помощью которой происходит фокусировка.

Газовая смесь накачивается в трубку лазера. Затем формируется луч. Для этого в получившуюся газовую среду дается напряжение. Образовавшийся луч фокусируется зеркалами, линзами и направляется в установленную точку. После чего он обрабатывается в заданных направлениях головкой излучателя, которая перемещается над материалом.

Лазерный луч имеет большую мощность, что дает ему возможность проникнуть в любой материал. Такой способ резки не деформирует последний, благодаря чему резать можно любой мягкий материал, например, резину, пластик или бумагу. В случае, когда толщина не очень велика, мощности лазера хватает и для резки металла.

Плюсы и минусы лазерной резки металла на станках с ЧПУ

Основными преимуществами данного метода являются следующие:

Раскрой с помощью механических инструментов приводит к потерям материала, который уходит на пыль и стружку. Помимо этого, отходы забивают отверстия и линию реза, затрудняя проведение работ. Данные недостатки отсутствуют у лазерной резки.
Материалоемкость резки лазером минимальна, ведь толщина реза стремится к 0,1 мм. Таким образом, потери материала ничтожны.
Не происходит образования пыли и стружки. Отходами можно назвать лишь испарения, для удаления которых используется система вентиляции воздуха.
Конфигурация реза благодаря ЧПУ может быть любая, даже самая сложная.
Материал может быть практически любым. Лазерное оборудование позволяет резать не только металлы, но некоторые виды других заготовок.
Известна способность металла деформироваться при воздействии на него высокой температуры. Однако лазерный луч позволяет сделать настолько узкий рез, что тепло мало воздействует даже на его края. Торцы сохраняются ровными и чистыми. Заготовка не деформируется.
Кромки остаются острыми. Иногда этого требует сам процесс производства. Для получения скругленных краев требуется использование особых технологий.
Лазерная резка достаточно экономична. Ведь, несмотря на высокую стоимость обработки, точность кроя и его скорость окупают весь процесс.
Использование ЧПУ делает создание макета значительно легче, позволяет изготавливать детали высокой сложности и выполнять работу точно. Созданный конструктором макет загружается в компьютер, обслуживающий оборудование, где его можно подкорректировать с учетом используемого материала.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Лазерная резка металла на станках с ЧПУ имеет ряд недостатков:

Высокая стоимость оборудования. Аппаратура для резки лазером не относится к дешевой. Еще совсем недавно ее использовали редко именно из-за высокой стоимости. Несмотря на то, что сейчас цена значительно упала, множество производств не могут себе позволить закупить такое оборудование. Впрочем, дороговизна станка зачастую компенсируется в процессе производства, что рассматривалось нами выше.
Ограничение толщины металла. Лазерная аппаратура не в состоянии работать с толщиной материала более 2 см. Таковы особенности луча лазера. К сожалению, от используемой установки это не зависит.
Металлы, имеющие свойство отражения, не могут быть обработаны данным способом. Таким материалом является, например, чистый алюминий. Лазерный же луч представляет собой частицы, движущиеся в направленном потоке, которые можно отразить. Металлы, обладающие отражающим свойством, должны обрабатываться механическим способом.
КПД данного оборудование – достаточно низкий. Данный показатель у лазерного оборудование равен всего 15 %, что сильно сказывается на работе с материалом, чья толщина более 1,2 см, так как увеличивается расход времени и энергии на его обработку.
Возможные сложности с программным обеспечением. Сбой в работе программ приводит к невозможности правильной работы даже при исправных основных элементах оборудования. Несмотря на надежность современного ПО, данный недостаток может проявиться в любой момент.

Технологии лазерной резки металла на станках с ЧПУ

Существует три вида лазеров для резки металла в зависимости от типа рабочей среды:

1. Твердотельные лазеры.

Основным элементом такого оборудования является осветительная камера. Внутри нее размещено рабочее тело и источник получения энергии. Последней является лампа-вспышка газоразрядная. Ее рабочее тело – это стержень, который может быть выполнен из рубина, неодимового стекла, алюмо-итриевого граната, который легирован иттербием или неодимом. По краям данного стержня располагают отражающее и полупрозрачное зеркала. Луч лазера, отражаясь в процессе прохождения по стержню, усиливается и выходит сквозь полупрозрачное зеркало.

Твердотельными являются также волоконные лазеры. Усиление излучения у них происходит в стекловолокне. Энергия исходит из лазера на полупроводниках.

Чтобы до конца разобраться в работе лазера, рассмотрим оборудование, где рабочее тело – гранатовый стержень, легированный неодимом, чьи ионы выступают в качестве активного центра. Газоразрядная лампа источает энергию, которую усиленно поглощают ионы, переходя в состояние возбуждения. Это значит, что у них появилась лишняя энергия.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Возвращаясь в первоначальное состояние, ионы отдают излишек энергии в виде фотона. Последний является электромагнитным излучением, или светом. Он подталкивает остальные ионы к возвращению в исходное состояние. Получается лавинообразный процесс. Зеркала направляют движение луча. Отражая фотон, они множественно возвращают его в рабочее тело. Тем самым зеркала помогают образовываться фотонам и усиливают излучение. Основными характеристиками такого лазера являются концентрация энергии на высоком уровне и низкая расходимость луча.

2. Газовые лазеры.

В таких установках рабочим телом становится углекислота, а также ее смесь с гелием и азотом. Происходит прокачка газа через газоразрядную трубку. Возбуждение проходит в результате электрических разрядов. Излучение усиливается с помощью зеркал – полупрозрачного и отражающего. Конструкции таких лазеров имеют свои особенности, которые влияют на их виды: поперечной/продольной прокачки или щелевые.

3. Газодинамические лазеры.

Виды брака при лазерной резке металла на станках с ЧПУ

Причин возникновения брака во время резки может быть две. Во-первых, он появляется при нарушении различных норм работы, например, при изменении скорости работ. Во-вторых, в результате применения материалов плохого качества.

Для получения высококачественной продукции необходимо регулярное обслуживание аппаратуры, а также точное исследование тестового экземпляра еще до запуска его в серию.

В процессе лазерной обработки возможен такой брак:

Облой, называемый еще грат, представляющий капли металла, которые затвердели на краях заготовки. Очищение детали от них происходит вручную, что может изменить геометрию изделия. Это совершенно недопустимо при изготовлении сверхточных деталей.
Неровная кромка, возникающая при нерегулярности обслуживания оборудования, а также в результате истирания линейных направляющих и прочих компонентов. Еще одной причиной такого брака может стать плохое закрепление на рабочем столе обрабатываемого листа металла, имеющего небольшой вес.
Вихри или бороздки на выходе. Они могут появиться при резке определенных материалов, имеющих достаточно большую толщину, поскольку происходит отрыв потока газа и возникновение вихря. Решением данной проблемы может стать смена режимов обработки и давления газа на выходе из сопла.

При обработке толстых листов материала важное значение имеет вспомогательный газ, который убирает расплав из реза, очищая его.

Мощность излучения лазера для резки толстолистового металла должна быть повышена. Впрочем, следует учесть, что ее увеличение в процессе обработки может привести к сложностям в получении качественного одномодового лазера. Скорость резки при возрастании толщины заготовки значительно падает и края реза становятся шероховатыми, появляется грат.

Качество обработки падает при резке толстых листов металла, у которых высоко соотношение ширины разреза к толщине заготовки. Причина – в ослабевании силы воздействия газа на расплав и плохое удаление последнего из реза. Вспомогательный газ оказывает большое воздействие на качество резки металлов, чья толщина ≥ 2,5 см. Специалисты считают данную проблему одной из самых важных в современной технологии лазерной резки.

Требования к чертежам для лазерной резки металла на станках с ЧПУ

Процесс лазерной обработки происходит по специальным чертежам, содержащимся в векторных файлах. Станок лазерной резки металла с ЧПУ управляется программой, которая может принимать несколько форматов файлов, таких как: AI, DXF, CDR, PLT. Наиболее легкими в работе считаются два из них: AI (Adobe Illustrator, версия которого не ранее седьмой) и CDR (CorelDraw, версия до X3). Впрочем, чертежи можно сделать и в других программах, лишь бы их распознавал станок.

Существует несколько особенностей, знание которых важно для подготовки рисунков и векторных чертежей для лазерной обработки:

Линии и их толщина. Луч лазера проходит по заготовке, оставляя рез, заложенный в программе. Тонкая узкая щель на чертеже должна быть обозначена прямоугольником, а не толстой линией. Линии на картинке должны быть обозначены Hairline или 0,001 px, что означает тонкий абрис. Толстые линии следует сделать отдельными объектами. Порядок действий: в Inkscape следует выбрать «Контур/Оконтурить объект(обводку)», а в CorelDraw – «Упорядочить/Преобразовать абрис в объект».
Линия, которая дублирует аналогичную. Нередко возникают двойные линии, расположенные друг над другом. Лазерный аппарат при этом дважды режет одно и то же место, что может привести к порче детали.
Ширина разреза. Необходимо принимать во внимание наличие у лазерного луча собственной толщины, несмотря на небольшой размер. Ширина реза при обработке различных материалов отличается, но его размер не выше 0,2 мм. При производстве сборных деталей на чертеже следует делать наложение соприкасающихся граней.
Цвет для линий. Каждый слой на чертеже имеет свой цвет. При необходимости проведения резки в определенном порядке полосы следует окрашивать в различные цвета. А в аннотации надо обозначить очередность обработки для всех цветов линий. В прочих случаях чертеж делают в одном цвете, приоритетным является черный.
Заливка определенным цветом. Не следует делать заливку частей чертежа ни текстурой, ни цветом, поскольку программа не в состоянии распознать ее. А для оператора это вызывает затруднения в работе.
Размер чертежа и его масштаб. Абсолютно все схемы должны иметь масштаб 1:1. Размер же изделия или набора изделий не должен быть более 49х29 см, что является размером рабочей поверхности.
Повтор детали. При необходимости произвести несколько одинаковых изделий делают чертеж одного из них. Программа самостоятельно их размножит и правильно расположит. Вручную эту работу делать не нужно.
Растровые изображения. Лазерное оборудование распознает только векторный чертеж, растровую графику просто игнорирует.
Зазоры изделий. Детали с одной линией реза следует размещать встык, только не делать дублирующих линий (смотрите п. 2). Остальные изделия надлежит располагать с определенным зазором, величина которого зависит от толщины металла. Если толщина менее 2 мм, то зазор делается равным ей или более; если толщина более 2 мм, то зазор должен быть равен 4 мм или быть больше.

Достаточно часто встречается ситуация, когда заказчик работ имеет только растровый чертеж. Это может быть отсканированный документ или нарисованная картинка, как в электронном, так и в бумажном виде. В таком случае чертеж необходимо перевести в векторный формат. Такая работа стоит не менее 600 рублей за 1 час времени специалиста. Конечная стоимость оговаривается при анализе первичной документации.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Качество лазерной резки

Высокое качество лазерной резки является одним из основных параметров, определяющих выбор данного типа оборудования для обработки металлических изделий. Лазер позволяет совмещать высокую скорость работы с качественными характеристиками обработки детали: ровность края и углов реза, точность.

Качество реза определяется рядом параметров: толщиной обрабатываемой заготовки, мощностью излучателя, типом металла. Из нашего материала вы узнаете, как эти факторы влияют на результат работы и что можно сделать, чтобы повысить качество изготовления деталей с помощью лазерной установки.

Преимущества лазерной резки

Среди огромного многообразия способов резки стальных материалов лазерная уверенно занимает одну из лидирующих позиций. Производя резы на высоких скоростях по любым геометрическим траекториям, она обладает рядом преимуществ:

Нет никаких ограничений по траектории движения лазерного реза.
При обработке не остается заусенцев, поверхность идеально ровная и чистая. Это означает, что не потребуется дополнительного времени на обработку кромки детали по ее периметру.
Плавится минимальное количество материала при точности реза, что существенно экономит расход металла.
Производится точная конфигурация, что немаловажно для создания сопрягаемых поверхностей.

Инструментом резки служит лазерный луч, сфокусированный в определенной точке под управлением оператора. В процессе реза по краям получаются поверхности идеальных параметров шероховатости, деталь практически полностью готова к использованию. При лазерной резке стальных материалов полностью отсутствует механический контакт, поэтому лазерная резка оргстекла, стекла или пластика превращает такие хрупкие материалы за короткое время в красивое изделие.

Процесс лазерной резки осуществляется на современных высокотехнологичных комплексах, оснащенных координатными столами с габаритами 1 500–2 500 мм, что позволяет изготавливать довольно сложные по геометрическим параметрам объемные детали. Посредством программ поступают команды на перемещение инструмента лазерной резки по всем координатным осям. В зависимости от модели оборудования охлаждение зоны реза осуществляется иногда способом обдува воздухом, но чаще всего используют воду. С помощью высоких мощностей лазерных установок достигается большая производительность при сохранении высокого качества лазерной резки.

Лазерная резка – один из самых производительных и высокоточных способов обработки металла посредством термического резания. Этот вид применяется для обработки не только черных и нержавеющих сталей, но и многих цветных металлов. К особым преимуществам следует отнести способность производить операции с высокой точностью (±0,1 мм) узкого реза и требуемыми параметрами шероховатости поверхностей, что позволяет изготавливать детали самых сложных форм. Это в некоторых случаях может заменить более трудоемкие и затратные фрезерные операции и сверление. К примеру, отверстие диаметром 0,4 мм можно сделать при помощи лазерного луча окружностью 0,18 мм.

Лазерную резку целесообразно применять для изготовления даже небольших партий деталей, так как отпадает необходимость изготовления дорогостоящих литьевых форм. Следует обратить внимание на следующий факт: затраты на лазерную обработку ниже, чем при применении механической. К факторам, определяющим затраты на изготовление таким способом, относятся стоимость материала и время на обработку.

Сравнение качества лазерной и плазменной резки

В отличие от газовых лазеров, основным элементом твердотельных установок является осветительная камера, в которой расположены источник энергии и вещество, находящееся в твердом состоянии, применяемое в качестве активной среды.

Источником энергии является высоковольтная импульсная криптоновая или ксеноновая разрядная лампа. Твердотельный лазер работает на искусственно выращенных рубиновых кристаллах и на стекле с применением редкого элемента неодима. Кристаллический стержень и импульсную лампу окружают отражателями и помещают в резонатор между парой зеркал. При отражении света между последними его интенсивность возрастает. Кристалл производит свечение после накачки лампой.

Рабочее тело представляет собой розовый рубиновый цилиндрический стержень, легированный неодимом или иттербием. С обеих его сторон размещают зеркала, одно из которых отражающее, а второе – полупрозрачное. Стержень возбуждает лазерный луч, который многократно усиливается при отражениях, проходит сквозь полупрозрачное зеркало. Яркие вспышки могут достигать мощности тысяч ватт.

Волоконные лазеры тоже относятся к твердотельным установкам. Источником энергии в таком оборудовании являются полупроводники, а стекловолокна служат для усиления излучения.

Основные отличия волоконного излучателя от плазмы:

Волоконный излучатель

Плюсы/минусы

Плазма

Ширина лазерного луча по линии резки не более 0,03–1 мм, в зависимости от толщины материала

Ширина плазменного луча по линии 1–3 мм и более, в зависимости от толщины материала

Конусность вырезанных деталей отсутствует

Конусность вырезанных деталей – 15–30°

Резка небольших отверстий (менее 12 мм) в материалах толщиной более 6–10 мм

Резка небольших отверстий (менее 12 мм) в материалах толщиной более 6–10 мм невозможна

Детали с внешними и внутренними углами при любой толщине материала получаются идеальными

Детали с прямыми углами сделать невозможно

При правильном подборе мощности, скорости и давления газа облой исключен, допонительной обработки детали не требуется

При резке образуется большое количество облоя, что требует дополнительной обработки детали шлифовальными кругами

Цена на комплект станок + излучатель выше, чем на станок + плазма

Стоимость плазма + станок значительно ниже, чем иттербиевый (волоконный) станок

Экологичность при обработке в разы выше, так как при резке волоконным излучателем меньше сжигается металла при резки, что значительно снижает выбросы в атмосферу. Низкое энергопотребление по сравнению с плазмой

Большие выхлопы угарного газа при резке + высокое потребление электроэнергии

В таблице, приведенной выше, показан сравнительный анализ двух способов резания металлов: на лазерном волоконном (иттербиевом) оборудовании и станке плазменной резки. При высоких требованиях к классу точности изготовления стоит отдать предпочтение волоконному станку. При отсутствии повышенных требований точности следует остановить свой выбор на плазменном варианте использования оборудования.

2 параметра, определяющие качество реза лазерной резки металла

Максимально возможная толщина раскроя и скорость резки – эти два показателя зависят друг от друга, а также от мощностных характеристик лазерного резонатора, от исполнения привода координатного стола и от технологических параметров оборудования, заложенных фирмой-производителем. Каково будет качество детали после лазерной резки, в большей степени зависит от мастерства, опыта и профессионализма операторов, от правильно разработанных технологических процессов и рационального оснащения и обслуживания установок инженерно-техническим персоналом.

1. Толщина раскроя.

Основным параметром, влияющим на возможность реза максимальной толщины материалов, безусловно, является мощность лазерного резонатора. Чем выше этот показатель, тем более толстый лист может быть обработан. Например:

при резонаторной мощности 500 Вт – до 6 мм;
при резонаторной мощности 700 Вт – до 7 мм;
при мощности резонатора 1 кВт – до 10 мм;
при мощности резонатора 2 кВт – до 14 мм;
при мощности резонатора 3 кВт – до 16 мм;
при мощности резонатора 4 кВт – до 19 мм;
при мощности резонатора 5 кВт – до 22 мм.

При раскрое листового сортамента из нержавеющих сталей и цветных металлов с фиксированными значениями резонаторной мощности максимально возможная толщина уменьшится примерно в два раза по сравнению с обработкой черных металлов.

При раскрое углеродистых сталей толщиной свыше 22 мм необходимо рассмотреть другой тип раскроя, например, гидроабразивную или плазменную резку.

2. Скорость реза.

Еще одним важным параметром качества лазерной резки является время выполнения операций, то есть коэффициент производительности за единицу времени. Это способствует выполнению производственных планов и возможности максимальной загрузки заказами со стороны, что, несомненно, приведет к быстрой окупаемости оборудования.

Существуют три основных фактора, влияющих на скорость резания:

вид и мощность лазерного устройства;
модель и технические параметры координатных столов;
оснащенность современным программным обеспечением.

От параметров мощности напрямую зависит максимально допустимая для обработки толщина листов и скорость реза. К примеру, для резонаторов оптоволоконного типа скорость контурного резания для черных сталей при толщине в 1 мм может достигнуть:

9 м/мин с мощностью источника лазера 0,5 кВт.
12 м/мин с мощностью источника лазера 1 кВт.
20 м/мин с мощностью 2 кВт.

Когда говорят о скорости резания по контуру, то подразумевают суммарное время перемещения режущего элемента по всей траектории, не зависящей от контура геометрии и фигур, какие бы они ни были (квадратные, прямоугольные, круглые, шестигранные и т. д.). Но важно учитывать, что при резке заготовок малых размеров или сложных геометрических форм, общие скорости резки будут ниже контурных скоростей. Параметры резания для каждой детали имеют свои особенности, поэтому технологи зачастую используют заниженные коэффициенты.

Нередко предприятия-изготовители подобных установок преднамеренно завышают в паспортных данных скорости резания. Поэтому целесообразно перед приобретением их продукции произвести тестовый пробный раскрой на их оборудовании, чтобы выявить реальное время изготовления и узнать действительную среднюю скорость операции. Иногда лучше этот процесс снять на видео и отослать заказчику по Интернету вместе с чертежами деталей.

Помимо скоростной, существует еще одна важная характеристика – ускорение холостого хода (подвод инструмента к зоне реза), которое могут развивать приводы координатного стола. Чем больше этот показатель, тем быстрее станок делает мелкие и сложные по конфигурации детали за единицу времени. В определении этой величины применяется физическое значение ускорения свободного падения (G = 9,81 м/с²). В линейных электроприводах развиваются более высокие ускорения по сравнению с приводами на реечных или шариковых винтовых парах.

Помимо этих двух основных показателей, важно учитывать, насколько удобные условия созданы для работы операторов и технологов. При хорошо отработанном технологическом процессе специалистам не надо тратить время на лишние настройки и дополнительные тестовые операции, на раскладку деталей.

Подбирая скоростные режимы, необходимо придавать основное значение качеству поверхности после лазерной резки. При завышении оператором скорости, превышающей установленное технологическим процессом значение, понижается качество, а при ее занижении падает производительность. В бесконтактные измерительные системы раскроя ARAMIS встроены таблицы выбора скоростей в режиме диалога с оператором, с помощью которых можно подобрать оптимальные параметры скорости обработки металла, ориентируясь на сложность контура и толщину изготавливаемого изделия.

В некоторых случаях обозначенные в программном обеспечении оптимальные скорости резки иногда не совсем устраивают технологов, тогда они могут вручную произвести коррекцию, сравнив качество по тестовым эталонам. В таких случаях мастерство обслуживающего персонала по раскрою является важным и незаменимым качеством, которое обычно приходит, по мнению опытных специалистов, после наработки более 10 км реза.

3 способа повысить качество лазерной резки

На каждом виде лазерных установок периодически необходимо производить процедуру очистки рабочих инструментов. У каждой модели предусмотрена индивидуальная процедура очищения.

У дисковых или волоконных лазеров следует очищать стекла, предназначенные для защиты линз режущего блока.

При обслуживании углекислотных лазеров необходимо полировать поверхности линз. Профессионалы отдают предпочтение полировке Topol polish от фирмы TRUMPF. Однако многие операторы не знают принципы ее применения и производят замену поцарапанных линз на новые, что увеличивает расходы.

Правильную полировку нужно выполнять круговыми движениями по поверхности оптики, нанося умеренное количество пасты и с определенным усилием нажима. Специалист должен уметь обнаруживать и определять все дефекты линзовой поверхности. В этом поможет поляризатор, дополняющий углекислотный лазер. Несмотря на высокую стоимость, затраченные на него средства быстро окупаются.

Для проверки используется пробивка натянутой ленты, на которую направляется лазерный луч малой мощности в течение одной секунды, потом осматривается пробитое отверстие и место его позиционирования.

При направленном освещении определяется сдвиг отверстия относительно центра сопла, который не должен превышать 1 мм. Это выполняется при использовании стекла с 10-кратным увеличением и с подсветкой. Произведя корректировку центра сопла, можно увеличить производительность резания на 80 % по сравнению с начальными параметрами.

На современном оборудовании предусмотрено автоматическое тестирование фокусного расстояния. А до появления новых моделей станков тесты производились другим способом, к примеру, как «световой тест».

Примером может служить старый аппарат японской станкостроительной корпорации Mazak. При тестировании специалист производит включение луча лазера малой мощности и, поворачивая ручку круговым движением, добивается идеального фокуса. Как только луч приобретет синий цвет, оператор останавливает процесс и записывает номер, возвращая головку в исходное положение. Такая последовательность действий повторяется три раза. В итоге вычисляется среднее арифметическое значение и помещается в контроллер.

Работнику необходимо найти тончайший штрих на тестовом образце, удостовериться, что на ней фокус контроллера находится в положении «0». Если полоске соответствует другое значение, то необходимо переместить точку фокуса на это расстояние и перезапустить тест. Операцию повторяют до полного совпадения полоски и нулевой отметки.

При грамотной разработке технологических процессов и рациональном использовании расходных материалов на современном оборудовании можно достичь больших показателей экономического эффекта за счет скоростной обработки с сохранением хорошего качества исполнения лазерной резки.

Дефекты при лазерной резке металлов: брак в фото и способы его устранения

Резка при помощи лазера – высокоточный способ раскроя. При правильных настройках оборудования и внимательности оператора вероятность брака на выходе практически нулевая. Как и необходимость дополнительной обработки. Однако существует человеческий фактор, и незначительной, на первый взгляд ошибки достаточно, чтобы деталь или заготовка не соответствовали чертежам или требованиям заказчика. Причины появления дефектов, способы их устранения рассматриваем в статье.

Как выглядит брак и как его избежать

Основных причин появления дефектов при лазерной резке немного: неправильно выставленные настройки станка, ошибочно используемый режим работы (скорости, положения фокуса и пр.), плохой уход за рабочим полем (сор и пыль также могут привести к появлению брака), ошибки оператора. Наиболее распространенные дефекты выглядят так:

Прочно налипший на конструкционную сталь бисерообразный грат со скошенными книзу желобками образуется, если положение фокуса высоко (+ от номинала), а также при резке на больших скоростях. Чтобы избежать подобного дефекта необходимо изменить положение фокуса в минус от предыдущего значения с шагом 1.0, понизить скорость на 10%.

Грат с крошками, выбоины на поверхности металлического листа/заготовки появляются при низком положении фокуса (в минусе от номинала), налипание крошек происходит на высокой скорости и избыточном давлении кислорода. Метод устранения: понизить скорость резки на 5-10 %, поднять фокус в + от предыдущего значения.

Образование раковин, выдувание металла – последствие работы с высоким давлением режущего газа, с неправильно подобранными скоростью и мощностью. Дефект возможен, если не откалибровано расстояние до металла. Вероятность подобного брака сводится к нулю, если понизить скорость на 10%, давление на 1 бар, мощность на 5%.

Разрыв металла со стороны врезания на сечении 14-20 мм, большой кратер при прокалывании. Такой брак – следствие низкого положения фокуса, возможно неправильное расстояние d, неправильные параметры врезания "Твр", "р", "RC","Тпр", большое сопло дюзы. Чтобы не допустить бракованной партии и купить лазерную резку металла нужного качества, требуется увеличить фокус, поднять или опустить d (с шагом 0.2 мм в зависимости от последующего результата), поменять дюзу с меньшим соплом, сбросить параметры врезания на номинал.

Еще один вариант брака из-за неправильно настроенного оборудования – крупные гребешки, скос, высокая ребристость, которые не убираются фокусом. Причины – высокое давление режущего газа, неправильно подобрана мощность, высокая скорость; если по 1 стороне, то проблема с линзой, соплом. Способы устранения: понизить: скорость резки на 5-10%, давление на 0.1-0.3 бар, мощность на 10 %; если по 1 стороне - почистить линзу, поставить новую дюзу по сечению.

Заваривание отверстий по среднему контуру, сильное оплавление, не прорезание на обратной стороне могут образоваться, если поверхность листа неоднородная, ржавая или происходит перегрев детали в процессе резки. В зависимости от причины следует зачистить лист, увеличить время продувки и время охлаждения углов

Лист не прорезается по одной стороне. Это следствие не отцентрированного сопла, возможен дефект линзы и поверхности и сопла дюзы. Чтобы не забраковать партию сырья необходимо центрировать сопло, почистить или заменить линзу, поставить новую дюзу.

Очевидный дефект – прожиг заготовки, вкрапления и выбоины на срезе, при резке происходит закипание шлака и выплескивание его наружу, как следствие не прорезание. Причина – вкрапления в металле, неоднородная структура заготовки. Именно поэтому к давальческому сырью, поступающему от заказчика и выдвигаются определенные требования. Невозможно получить деталь высокой точности с идеальными параметрами, если «исходник» недостаточно качественный. Наладкой возникшую проблему решить нельзя. Как вариант можно прорезать данный участок на очень низкой скорости порядка 30-40 %.

Оплавление по среднему контуру (заусенец), расплавление и выдувание металла на обратной стороне S=14-20 мм могут возникнуть при резке лазером на высокой скорости, с большим давлением реж. газа, с низким положением фокуса. Во избежание брака целесообразно понизить скорость резки на 5-10 %, поднять фокус в + от предыдущего значения, снизить давление на 0.1 бар.

Отклонения от плоскостности сверх допускаемых значений возникает при высвобождении внутренних напряжений металла при резке, неправильном хранении сырья. Единственный способ устранить дефект – правка деталей.

Как видите, главные преимущества лазерной резки металла могут исчезнуть, если работу выполняют с нарушением технологий работ, неграмотной настройкой. Поэтому важно доверять сырье и раскрой специалистам, который обнаружат возможный брак на ранних этапах, выполнят изменение программы, обеспечат точность. Только так реально получить качественные, соответствующие чертежам детали и не использовать сырье в убыток себе.

Дефекты при лазерной резке металла

Раскрой листового металла на лазерных установках имеет множество преимуществ. В частности, высокая скорость лазерной резки металла, исключительная точность обработки, минимальная вероятность брака. Тем не менее, иногда возникают дефекты, обусловленные неправильным выбором настроек или иными причинами. Именно им посвящена очередная статья нашего блога.

Грат (альтернативное название облой) — это капли металла, застывшие на кромке листа. В основном возникает при неверно подобранной скорости перемещения лазерной головки. Ее надо подбирать с учетом физических свойств материала. Так, для листового алюминия и сплавов из него предпочтительнее меньшая продуктивность, это дает возможность получить ровную, красивую кромку без дефектов. Способы удаления грата:

ручная шлифовка;
автоматизированная обработка с применением дорогого оборудования.

Помимо временных затрат, которые требуются на устранение облоя, есть вероятность отбраковки изделия, ведь во время шлифовки может нарушиться геометрия, что критично при изготовлении сверхточных деталей.

Неровные края

Этот дефект чаще всего образуется из-за проблем с лазерной установкой, когда она работает некорректно. Например, при износе некоторых деталей. Еще она возможная причина — слишком малый вес заготовки, которую не закрепили на рабочем столе. Как и в случае с облоем потребуется шлифовка, а значит, дополнительные затраты. Это приведет к увеличению себестоимости изделия.

Борозды и вихри

При раскрое листового металла с большой толщиной возникает отрыв потока газа, в результате чего формируется вихрь, который оставляет характерные следы на поверхности. Этого можно избежать, если установить корректные настройки, подобрать оптимальное выходное давление газа, выходящего из сопла. Качество кромки в значительной мере обусловлено вспомогательному газу, который применяется за удаление расплава из рабочей зоны, именно от него зависит, насколько чистой и ровной будет кромка.

Для толстых листов предпочтительнее лазерный установки с большей мощностью. Еще один параметр, который сказывается на качестве лазерной резки металла — соотношение толщины металла к ширине линии реза, чем оно больше, тем сложнее добиться ровной кромки.

Основные причины брака

В основном дефекты образуются по двум основным причинам:

несоблюдение технологии лазерной резки
отсутствие должного контроля над выполнение технического задания — к примеру, не проверен образец, не подвергнут тестовым испытаниям.

Также к появлению дефектов может привести некачественное сырья. Именно поэтому мы тщательно проверяем все заготовки на этапе подготовки к раскрою. Если материал низкого качества, он не годится для выпуска продукции, которая должна соответствовать жестким стандартам.

Наши операторы обладают достаточным опытом по раскрою металлических листов разного типа: нержавеющей и углеродистой стали, меди и алюминия, а также их сплавов. Благодаря этому мы выполняем заказы по раскрою металла быстро и качественно. Обращайтесь, будем рады сотрудничеству.

Читайте также: