Преимущества лазерной резки металла

Обновлено: 04.10.2024

Итак, лазерные станки по металлу могут резать: алюминий, нержавейку и медь (в том числе зеркальные), латунь, оцинкованную и углеродистую сталь, чёрный металл и другие металлы.

Как определить, качественное оборудование вам предлагают или нет? Обратите внимание на цену, за $5000 можно приобрести только бесплатную головную боль. Качественный станок, как правило, собирается из комплектующих лучших производителей, поэтому не может иметь низкую цену. Проверьте, оборудование каких известных брендов установлено на станке.

В конце — важное короткое видео на эту тему!

Преимущество лазерного станка по металлу

Чистый рез. Изделия не нуждаются в постобработке, так как лазер даёт чистую и ровную кромку. Правильно вырезанное изделие можно сразу отдавать на сварку или покраску без дополнительной обработки;
Cкорость перемещения лазера при резке может доходить до 50 м/м, это обеспечивает высокую производительность, недостижимую при использовании любого другого оборудования;
Точность. Диаметр луча настолько маленький, что позволяет делать сквозные отверстия тоньше волоса;
На оптоволоконном станке можно резать заготовки со сложным контуром благодаря высокой точности позиционирования;
Заготовки на материале можно размещать встык друг к другу, вплотную заполняя ими листовой материал. Кстати, в металлорезах Wattsan есть специальная функция Nesting, которая помогает автоматически распределять детали максимально плотно друг к другу с минимальными потерями материал;
Лазер режет бесконтактно, поэтому вам не нужны прижимные приспособления. И это исключает механическое воздействие на материалы и повреждение их поверхности;
Станок управляется программой, и так как, человек практически полностью исключен из производственного процесса, то во-первых риск брака сводится к минимуму, во-вторых, гарантируется полная идентичность серийной продукции. Кроме того, это сильно ускоряет раскрой металла или выпуск изделий из него.
И ещё один пункт — это низкие затраты на расходники. Из расходников у вас только газ, защитные стекла и сопла.

Где применяют лазерные станки по металлу

Лазерный луч в состоянии превратить лист металла в ажурное кружево, причем, все торцы будут абсолютно ровные, чёткие и чистые, а все отверстия и элементы останутся на своем месте с точностью до доли миллиметра.

Благодаря таким высоким качественным характеристикам, лазерные станки по металлу широко используются в авто-, судо- ракетостроении, военной промышленности, а также при изготовлении:

лифтов,
морских контейнеров,
рекламных и строительных металлоконструкций,
элементов торгового оборудования,
электро- и бытовой техники,
и многого другого.

Как устроен металлорезчик?

Давайте рассмотрим основные составляющие станка, чтобы понять, как он устроен.

По каждому пункту мы выпустим отдельное видео, в котором разберём все подробно, а пока вкратце (из чего состоит лазерный станок):

От системы управления и программного обеспечения зависит, насколько удобно вам будет работать со станком и каковы будут его параметры производительности. ПО мы также можем поставить по желанию клиента, но как правило, на наших станках используется CYPONE или CYPCUT. Эти программы поддерживают самые распространенные форматы векторных чертежей ADOBE ILLUSTRATOR и DXF, чего более чем достаточно для любого производства.
От рамы станка во многом зависит, какие другие комплектующие можно будет поставить на станок. К примеру, если максимальная скорость резки не более 20 м/мин, а холостые перемещения — не более 50, вам нет смысла переплачивать и брать раму толщиной 15-20 мм или тем более покупать чугунину, которая вообще нецелесообразна на сегодняшний день. Об этом мы тоже поговорим подробнее, может быть даже поспорим с кем-то, в одной из следующих статей.
Также есть чиллер — это обязательная система охлаждения, которая идёт в комплекте. Чиллер для металлорезов имеет два контура: для охлаждения излучателя и лазерной головы. . Бывает различных типов: первый — когда дым удаляется со всей площади станка одновременно, второй используется на более дорогих станках - там используются пневмозаслонки, благодаря которым вытяжка работает только в том месте, где сейчас находится лазерная голова.
Также немаловажный элемент устройства лазерного станка по металлу — это электрика. На станках Wattsan используется фирменная электрика Schneider electric.

Критерии выбора лазерного станка по металлу

Что влияет на производительность лазерного станка? Что самое главное при выборе?

Если упростить, то от лазерного излучателя и головы зависят скорость резки и толщина материала, который вы сможете порезать, а рама станка, его двигатели, рейки, направляющие и ПО влияют на скоростные характеристики, точность и долговечность.

Толщина металла для раскроя

Очевидно, что чем больше толщина материала, который вы собрались резать, тем мощнее должен быть излучатель. А чем выше скорость станка, тем жёстче должен быть корпус, чтобы избежать вибраций, а также мощнее и надежнее двигатели и прочие показатели.

О каждом компоненте мы сделаем отдельное подробную статью на нашем сайте, поэтому не забудьте подписаться.

Какие задачи

Мы рекомендуем всем нашим клиентам при выборе станка и его характеристик руководствоваться принципом достаточности, который и сами используем в проектировании наших станков совместно с нашими китайскими коллегами с завода Wattsan.

Выбирайте все параметры станка в соответствии с задачами, которые необходимо решать вашему производству.

Сервис и техническая поддержка

Лазерный станок по металлу приносит большую прибыль для любого производства, где он установлен. Он может обрабатывать более 700 тонн металла в год. Поэтому для производств ОЧЕНЬ важна непрерывность его работы. Обычно его покупают в лизинг и деньги за его покупку нужно как можно быстрее отбить и здесь как никогда важна надежность и непрерывность работы иначе как вы будете платить за лизинг, если у вас пол месяца станок стоит в ремонте, а еще штат сотрудников содержать и прочие издержки.

Многие компании могут продать металлорез (привезти его из Китая), но не у всех есть такой опыт и багаж знаний как у наших менеджеров и сотрудников сервисной службы. Возможно в этой статье было много непонятных для вас терминов, не пугайтесь, мы доступно расскажем вам обо всех нюансах и научим правильно работать на станке.

Посмотрите на станины станка. От них также зависит срок его службы.

Литые или изготовленные из толстого стального швеллера станины прослужат долго.

Обратите внимание на способ перемещения каретки. Всегда предпочитайте серводвигатели вместо ручных шаговых — они дороже, но их не «заедает» при перемещении.

Не экономьте на системе дымоудаления и очистки газов, иначе при интенсивной работе рискуете получить отравление.

Обучение работы на лазерном станке по металлу

Наше обучение длится три дня, за это время вы узнаете всё что нужно о строении станка и его обслуживании, мы научим вас подбирать настройки под разные типы материалов разной толщины и покажем, как работать с режимами резки, которые упрощают работу и помогают экономить время и материалы.

Мы имеем успешный опыт работы с различными производствами и поэтому можем многому вас научить, поделиться опытом и дать вам уникальные советы, как оптимально настроить ваш производственный процесс.

Если у вас есть вопросы — задавайте их прямо в чат нашим менеджерам и мы вам обязательно ответим. Также не забывайте подписываться на наш канал, потому что это лишь первая статья о твердотельных станках, для вас мы готовим целую серию, которая в полной мере раскроет эту тему.

В следующей статье мы поговорим о раме станка и расскажем вам как выбрать станок с хорошим корпусом.

Лазерная резка металла — преимущества и недостатки

Лазерная резка — один из эффективных способов высокоточной обработки металла. Лазером можно делать все, что угодно — вырезать корпуса приборов, элементы конструкции, наносить изображения на металл, делать отверстия небольшого диаметра и многое другое.

Рассказываем, в чем преимуществах лазерной резки, а также о других способах обработки металла, которым располагает наше производство.

Основные преимущества лазерной резки:

Точный и ровный рез. Допуск — 0,14 мм.
Деликатная работа. Ширина реза — 0,2 мм.
После обработки не остается окалины на кромках изделия.
Бесконтактный рез — во время обработки деталь не деформируется. Можно смело резать тонкие листы металла.
Во время реза заготовка не нагревается и не деформируется, благодаря постоянному охлаждению газом.
Отсутствие термического расширения Нагрев локализуется в зоне реза и не распространяется по всей заготовке.
Эффективное расположение деталей на листе, которое позволяет минимизировать трату материалов. Это достигается за счет того, что чертежи производятся в специальных программах, а все производство автоматизировано.
Пробивка отверстий, равная толщине металла.

Преимущества лазерной резки для разных видов металла

Сталь 3 — тонкие листы металла не деформируются, благодаря бесконтактной резке и сфокусированному лучу.

Нержавеющая сталь — очень твердый металл. Резка на лазере выполняется значительно быстрее, по сравнению с механическим способом.

Алюминий — довольно мягкий металл, но во время механической резки сложно сохранить остроту кромки. При лазерной резки таких проблем не возникает.

Медь — дорогой металл. Резка лазером позволяет значительно сэкономить на материале. Металл обладает сильной светоотражающими свойствами, поэтому толщина листа ограничена во избежание порчи режущей головки и возникновения конусности. Чтобы эффективно и качественно порезать медный лист толщиной от 3 мм, лучше использовать плазменную резку.

Латунь — свойства почти идентичны со свойствами меди. Отлично подходит для резки листа толщиной до 3 мм. Лазерный луч прорезает тонкие латунные листы быстро и без искажений. Детали не деформируются, а рез получается ровным, без конусности и окалин.

Ограничения лазерной резки

При всех преимуществах лазерной резки следует помнить, что есть некоторые ограничения по толщине реза. Чем толще лист, тем медленнее идет обработка металла, существенно снижается качество и ровность реза.

Черная/оцинкованная сталь — до 20 мм. Более толстые листы резать уже нецелесообразно, поскольку энергоэффективность значительно снижается, как, собственно, и качество реза.

Нержавейка — до 10 мм. Поскольку металл довольно твердый, при увеличении толщины листа ухудшается качество кромки.

Алюминий — до 8 мм. Тугоплавкий металл, поэтому при резке листа большой толщины сильно снижается энергоэффективность.

Медь/Латунь — до 3 мм. Высокие светоотражающие свойства, которые снижают как скорость обработки металла, так и качество реза.

Лазерная резка в большинстве случаев применяется для резки металлических листов небольшой толщины, для создания геометрически правильных отверстий под точные соединения.

Для обработки листов толщиной более 3 мм применяют плазменный станок: предел толщины такого оборудования значительно выше, также выше скорость резки металла. Однако следует понимать, что качество реза плазмой немного уступает лазеру, а качество реза — чуть ниже. После плазменной резке деталь нуждается в обработке, например, очищении кромки от окалин.

Газовая среда для резки лазером

Обработка газом всегда сопровождается во время лазерной резки. Газ необходим по нескольким причинам:

локализует нагрев на месте реза
устраняет расплавленные частиц с места реза
вытесняет активный газ (кислород) во избежание коррозии кромки

Каждый металл по-своему взаимодействует с одними и теми же газами. Поэтому в нашем лазерном станке есть несколько газов для обработки металла: азот, кислород и воздух.

В зависимости от типа обрабатываемого металла применяется определенный газ:

Кислород — активный газ, окислитель, участвует в экзотермических реакциях. При подаче в зону реза он увеличивает выделение тепла и, как следствие, ускоряет процесс резки. Кислород применяется для резки углеродистых сталей: черновая сталь (СТ-3), медь, чугун.

Азот — условно инертный раз, он не вступает в окислительные реакции в зоне реза. Более того, он вытесняет активные газы (кислород и воздух) с места реза. В результате кромка получается без дефектов и следов окисления. В частности, азотом обрабатывают высоколегированные стали: хром, никель, нержавейка, алюминий.

Наиболее бюджетный вариант обработки газом во время реза. Газ можно брать прямо из атмосферы с помощью мощного компрессора. Воздух применяют в частности для устранения оплавленного материала с места реза.

В воздухе есть кислород, поэтому скорость реза немного ускоряется. Однако ошибочно полагать, что с помощью воздуха можно сэкономить на кислороде. Во время резки металла в воздушной среде тратится очень много электроэнергии.

Комплексное производство

Наше производство позволяет провести обработку металла полного цикла в одном цехе:

Лазерная, плазменная и газовая резка — наше производство оснащено всем необходимым современным оборудованием для любого типа резки.
Сборка металлоконструкций — сварочные работы, сборка конструкций любой сложности и объема.
Гибка металла максимальной длиной 2500 мм и точностью позиционирования +/- 0,2 мм.
Сборка винтовых свай, которые применяются в строительстве фундаментов под частные дома, коммерческие и промышленные объекты. металлоконструкций для защиты от коррозии и придания эстетичного внешнего вида.

Итак, что же мы узнали об особенностях лазерной резки металла:

Превосходная, а главное быстрая обработка металла небольшой величины (до 3 мм).
Отсутствие деформации листа и следов задирания, поскольку резка металла происходит бесконтактным способом.
Чистая и ровная кромка, практически полное отсутствие окалины. Деталь готова к эксплуатации сразу после резки.
Тонкий и ровный рез, благодаря чему можно довольно существенно сэкономить на материале при массовом производстве.
Пробивка отверстия, равная толщине металла.

Также на нашем производстве есть и другие услуги по обработке металла: плазменная и газовая резки, порошковая покраска, сборка металлоконструкций, гибка металла.

Лазерная резка металла: преимущества и недостатки

Полезность и применяемость лазеров была понята далеко не сразу. А первые установки, генерирующие лазерное излучение, вообще считали приборами, для которых сначала нужно найти задачи, которые они способны решать. Сейчас ценность таких установок не подлежит сомнению. Сначала их активно начали использовать автомобильные, авиационные и судостроительные предприятия. Позднее они нашли применение и в других отраслях промышленности.

Как работают установки лазерного излучения

Чтобы понять, как работают установки лазерного излучения, можно вспомнить всем нам знакомый способ выжигания по дереву с помощью увеличительного стекла. В этом случае сфокусированный солнечный свет нагревает ограниченный участок поверхности, на которую направлен.

Лазерное излучение тоже является световым. Для его появления поток света пропускают через несколько оптических призм и зеркал, добиваясь появления сфокусированного узконаправленного луча. Он способен нагревать поверхность, на которую направлен, значительно быстрее и сильнее луча, сфокусированного с помощью линзы, потому что имеет намного меньшую площадь поперечного сечения и значительно бо́льшую силу потока.

Строго говоря, воздействие на поверхность оказывает поток квантов электромагнитного излучения – фотонов.

Хорошей установкой считается та, которая может точно фокусировать и сохранять стабильность лазерного луча. Обработка металла происходит в три этапа: сначала луч нагревает его до температуры плавления, затем материал закипает и начинает испаряться, а после этого рабочий орган установки начинает двигаться по заданной траектории, вырезая деталь нужной конфигурации.

При большой глубине реза для выведения расплавленного металла из рабочей зоны используют струю вспомогательного газа. Это может быть инертный газ, кислород или воздушная смесь. Установки, в которых используется вспомогательный газ, называют «газолазерными резаками».

Кислород очень удобен в качестве вспомогательного газа. Он не только выводит расплавленный металл и его оксиды из рабочей зоны, но и увеличивает скорость работы.

Это установка лазерной резки, которую использует наша компания

Какие установки используют для лазерной резки металла

Для лазерной резки металла можно использовать три вида установок:

В твердотельных в качестве рабочего тела используют соединения редкоземельных элементов или кристаллы (сапфир, гранат, рубин).
В газовых – смеси инертных газов.
В волоконных – оптическое волокно.

Рабочее тело – это основная часть лазерной установки, которая и создает поток фотонов, воздействующих на металл. Для этого его заряжают (накачивают) с помощью источника энергии. Им может быть импульсная или дуговая лампа, лазерный диод, электрический разрядник или взрывчатое вещество.

Современные высокоточные установки лазерной резки металла с ЧПУ способны обрабатывать заготовки площадью несколько квадратных метров и обеспечивать точность работы до 0,005 мм. За счет автоматизации процесса в них минимизирован человеческий фактор.

Так, управление рабочим столом и лазером выполняет программный блок, эффективность резки обеспечивает автоматическая система настройки фокуса, за поддержание температуры установки в приемлемых пределах отвечают теплообменники, а клапанные механизмы своевременно подают в зону реза вспомогательный газ.

Какие металлы можно резать лазером

Самое важное свойство металла для лазерной резки – теплопроводность. Чем она ниже, тем проще сконцентрировать тепло на ограниченном участке. Например, сталь имеет низкую теплопроводность, поэтому плавится и режется быстро. А медь, наоборот, отличается высокой теплопроводностью. В результате тепло быстро распространяется по всему объему разрезаемой заготовки, поэтому для успешной работы понадобится больше энергии.

В целом услуги лазерной резки металла востребованы для таких материалов:

сталь толщиной до 30 мм;
алюминиевые сплавы толщиной до 20 мм;
медь толщиной до 15 мм;
латунь и нержавеющая сталь толщиной до 12 мм.

Минимальная толщина листового металла для лазерной резки – 0,2 мм.

Такие детали можно изготавливать с помощью установки лазерной резки

Плюсы и минусы лазерной резки металлов

К преимуществам лазерной резки мы можем отнести:

высокую точность работы, позволяющую изготавливать детали сложной конфигурации, а также изделия, имеющие дизайнерскую ценность, и декоративные элементы;
возможность экономно расходовать металл за счет очень малой площади сечения лазерного луча и низкого процента отходов;
способность работать с очень тонкими металлами без нанесения повреждений и деформации;
высокую скорость резки, достигающую 60 м/ч;
отсутствие необходимости дополнительно обрабатывать кромки полученных деталей после резки лазером;
возможность обрабатывать разные металлы и сплавы.

Из недостатков следует выделить ограничение по толщине разрезаемого листового металла и высокую стоимость установок.

Заключение

С помощью лазера металл лучше резать в тех случаях, когда нужна высокая точность и качество работы, а заготовка имеет небольшую толщину (чаще всего до 20 мм). При значительной толщине листового проката отличной альтернативной этому способу обработки считается плазменная резка.

Преимущества и недостатки лазерной резки металла

Лазерная резка металла в настоящее время является одним из самых популярных и точных методов обработки металла. Это позволяет быстро изготовить недостающие элементы, а также разрезать лист до нужного размера и формы. Использование оптоволоконного лазера позволяет обрабатывать алюминий, углеродистую сталь и нержавеющую сталь, что дает практически неограниченные возможности дизайна не только в строительстве, машиностроении, но и в других отраслях промышленности.

Преимущества обработки лазерной резкой

В строительной отрасли наступает время, когда необходимо выполнять очень точные работы по стыковке элементов из листового металла. Затем, во избежание осложнений на этапе отделки, стоит обработать листовой металл с помощью лазерной резки. Это обеспечивает более точную резку, чем при использовании ручных методов резки или других методов, доступных на рынке. Лазерная резка позволяет идеально воссоздать каждую деталь дизайна, особенно любые отверстия и контуры. Лазерные металлорезы оптимизируют процесс резки, что позволяет очень экономно использовать доверенный материал. Таким образом, в случае использования лазера для резки металла, из одного листа металла мы можем получить вдвое больше элементов, чем в случае использования другой обработки. И что немаловажно, вероятность того, что элементы будут одинаковыми, составляет 100%.

Листовой металл, вырезанный лазером по металлу, тоже качественный, а его поверхность идеально гладкая, ровная и чистая. Лазерная резка не требует дополнительных затрат электроэнергии на прогрев устройства, благодаря чему мы снова получаем экономию на расходах на электроэнергию. Кроме того, лазерная обработка выполняется быстро, что значительно ускоряет выполнение строительных или других работ, в которых мы используем материалы из листового металла.

Недостатки использования лазера

На рынке представлено по-прежнему слишком мало лазерных устройств по металлу. Большая часть компаний выполняют обработку металла на фрезерных станках с ЧПУ, а лазер остается в меньшинстве. Это связано с ценой. Лазер – не дешевое устройство, поэтому многие компании до сих пор не могут позволить себе его купить. Но с развитием этой отрасли, цены на лазерные станки по металлу постепенно снижаются и становятся все более доступными как для крупных предприятий, так и для среднего и малого бизнеса.

Существенный недостаток лазерной резки

Дело в том, что таким способом можно обрабатывать листы толщиной до 25 мм в случае конструкционной стали и до 20 мм в случае нержавеющей стали. Кроме того, он очень хорошо справляется с мягкими листами. Для обработки более толстых листов лучше выбирать другие доступные станки. Поскольку лазерная резка не так популярна, как другие методы резки, для запуска подобного оборудования лучше воспользоваться услугами специализированных компаний.

Таким образом, при выборе способа лазерной обработки стоит учитывать вышеуказанные факторы.

Наши специалисты помогут вам подобрать оборудование, учитывающие особенности лазерной резки, техпроцесса и марки станка, при помощи которого можно получить оптимальное решение вашей задачи!

Принцип лазерной резки

Основное назначение лазерной резки – раскрой листовых материалов, преимущественно металлов. Ее главное достоинство заключается в возможности изготовления деталей, имеющих сложные контуры. В этой статье мы расскажем о том, каков основной принцип лазерной резки .

Основной принцип лазерной резки

Лазерный луч (так называемый лазер) – это когерентное монохроматическое вынужденное излучение узкой направленности, инициатором которого в активной среде выступает внешний энергетический фактор (электрический, оптический, химический и т. д.). В основе этого физического явления лежит способность веществ излучать волны определенной длины.

Фотонное излучение происходит в момент столкновения атома с другим когерентным (идентичным) фотоном, который не поглощается в процессе. Фотоны, которые при этом становятся «лишними», и образуют лазерный луч.

Принцип лазерной резки заключается в том, что излучение оказывает тепловое воздействие на обрабатываемые материалы. В процессе обработки происходит нагревание металла до температуры плавления, а затем до температуры кипения, достигнув которой материал начинает испаряться. В связи с высокой энергозатратностью, такая обработка подходит для металлов небольшой толщины.

Работа с относительно толстыми листами выполняется при температуре плавления. Для облегчения процесса применяют подаваемый в зону обработки газ. Чаще всего пользуются азотом, гелием, аргоном, кислородом или воздухом. Задача газа заключается в удалении из области резки расплавленного материала и продуктов сгорания, поддержании горения металла и охлаждении прилегающих зон. Самым эффективным газом, используемым в процессе обработки, является кислород, позволяющий повысить скорость и глубину реза.

Благодаря высокой концентрации энергии лазерный луч проникает в материал обрабатываемой детали. За счет его воздействия в зоне резки происходит расплавление, испарение, воспламенение или другие процессы, меняющие структуру металла и вызывающие его исчезновение.

Лазерная резка схожа с обычной механической, но вместо режущего инструмента используется луч лазера, а также нет отходов, которые при механической обработке представляют собой металлическую стружку, а при работе с лазером они просто испаряются.

Срез металла при лазерной обработке очень тонкий, к тому же сама область реза очень мала (включая минимальную деформацию и температурную нагрузку на прилегающие зоны). Благодаря этим особенностям резка лазером является наиболее высококачественным способом обработки металлов. К тому же принцип лазерной резки позволяет использовать ее в работе практически с любыми материалами, независимо от конструкционных особенностей, формы и размера (включая бумагу, резину, полиэтилен и др., которые в силу мягкости или малой толщины не могут быть обработаны фрезой).

Прежде чем перейти к описанию принципа лазерной резки, поговорим об установках для работы с лазером, состоящих из трех основных частей:

Рабочей (активной) среды, создающей лазерное излучение.
Источника энергии (системы накачки), благодаря которому возникает электромагнитное излучение.
Оптического резонатора, представляющего собой систему зеркал, которые усиливают излучение.

Возникновение лазерного луча можно описать следующим образом – за счет источника энергии активная среда (к примеру, рубиновый кристалл) из внешней среды получает фотоны, имеющие определенной энергию. Проникая в активную среду, фотоны вырывают из ее атомов аналогичные частицы, однако сами в процессе не поглощаются.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Активная среда дополнительно насыщается за счет действия оптического резонатора (например, двух параллельно расположенных зеркал), благодаря чему имеющие одинаковую энергию фотоны многократно сталкиваются с атомами, тем самым порождая новые фотоны. Одно из зеркал оптического резонатора делают полупрозрачным, позволяющим пропускать фотоны в направлении оптической оси (в виде узконаправленного луча).

Лазерная резка металлов обладает следующими преимуществами:

Поскольку режущий элемент не вступает в механический контакт с разрезаемой поверхностью, возможно обрабатывать легкодеформируемые или хрупкие материалы.
Принцип лазерной резки позволяет работать с металлами, имеющими различную толщину. У стальных заготовок она может варьироваться от 0,2 до 30 мм, у алюминиевых сплавов – от 0,2 до 20 мм, у медных и латунных деталей – от 0,2 до 15 мм.
Лазерная резка отличается высокой скоростью.
Этот способ позволяет работать с заготовками, имеющими любую конфигурацию.
Благодаря лазерной резке детали имеют чистые кромки, а отходы практически отсутствуют.
Резка отличается высокой точностью – до 0,1 мм.
Плотная раскладка заготовок на листе обеспечивает более экономичный расход листового металла.

Этот способ обработки имеет и определенные недостатки, в первую очередь речь идет о высоком потреблении энергии, а также об использовании дорогостоящего оборудования.

Какие лазеры используют для резки

Линейка лазерных установок достаточно велика. В основе классификации обычно лежит вид активной среды (лазеры могут быть твердотельными, газовыми, полупроводниковыми), тип подачи энергии (импульсные установки или имеющие постоянную мощность), размеры оборудования, мощность излучения, назначение и т. п.

Выбирая подходящий вид лазерной резки следует исходить из типа материала, который необходимо обработать. При помощи углекислотных лазеров можно выполнять многочисленные операции (резку, гравировку, сварку) с различными материалами (металлами, резиной, пластиком, стеклом).

При необходимости раскроя листов латуни, меди, серебра, алюминия лучшим выбором станет твердотельная волоконная установка. С ее помощью обрабатывают только металлы.

В зависимости от типа рабочей среды существует следующая классификация лазеров:

Основной элемент твердотельных лазерных установок – осветительная камера, в которой расположены источник энергии и твердое рабочее тело. В качестве источника энергии выступает мощная газоразрядная лампа-вспышка. Рабочее тело представляет собой стержень, выполненный из неодимового стекла, рубина или алюмоиттриевого граната, легированный неодимом или иттербием.

С обоих торцов стержня размещены зеркала, одно из которых является отражающим, второе – полупрозрачным. Рабочее тело создает лазерный луч, который, многократно отражаясь и при этом усиливаясь, проходит сквозь полупрозрачное зеркало.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Волоконные установки также входят в число твердотельных. В качестве источника энергии в таком оборудовании выступает полупроводник, а для усиления излучения используется стекловолокно.

Чтобы понять принцип лазерной резки и работы установки в целом, обратимся к оборудованию, в котором рабочая среда представлена гранатовым стержнем, в качестве легирующего материала выступает неодим. Ионы неодима играют роль активных центров. За счет поглощения излучения газоразрядной лампы они возбуждаются, то есть получают излишнюю энергию.

При возвращении ионов в первоначальное состояние происходит отдача ими фотонной энергии, т. е. электромагнитного излучения (света). За счет фотонов в обычное состояние переходят и другие возбужденные ионы. Этот процесс носит лавинообразный характер. Благодаря зеркалам лазерный луч движется в заданном направлении. Отражаясь, фотоны много раз возвращаются в рабочее тело и вызывают образование новых фотонов, усиливая тем самым излучение. Отличительными чертами луча являются его узкая направленность и значительная концентрация энергии.

В качестве рабочего тела таких установок выступает углекислый газ в чистом виде либо в смеси с азотом и гелием. Посредством насоса газ поступает в газоразрядную трубку. Для возбуждения используются электрические разряды. Усилению отражения также способствуют зеркала – отражающее и полупрозрачное. В соответствии с конструктивными особенностями установки могут иметь продольную и поперечную прокачку или быть щелевыми.

Какие параметры нужно учитывать при лазерной резке металлов

Лазерная резка подходит для работы не только с металлами, но и с резиной, линолеумом, фанерой, полипропиленом, искусственным камнем и стеклом. Обработка лазером применяется в приборо-, судо- и автомобилестроении, для создания элементов электротехнических устройств, сельскохозяйственных машин. Используя принцип лазерного раскроя, изготавливают жетоны, трафареты, указатели, декоративные элементы интерьера и пр.

Принцип лазерной резки зависит от многих параметров. Необходимо учитывать, с какой скоростью выполняется обработка, лазер какой мощности при этом используется, какова его плотность, фокусное расстояние, также учету подлежат диаметр луча и состав излучения, а также марка и вид обрабатываемого материала. Например, скорость резки низкоуглеродистых сталей примерно на 30 % выше, чем при работе с нержавейкой. Снижению скорости практически в два раза способствует замена кислорода обычным воздухом. Лазер мощностью 1 кВт разрезает алюминий со скоростью примерно 12 м/с, титан – 9 м/с (при использовании кислорода в качестве активной среды).

Разберем принцип лазерной резки на следующем примере. За основу берем мощность лазера 1 кВт, в качестве активной среды выступает кислород, подаваемый в рабочую область под давлением 0,5 МПа, диаметр луча равен 0,2 мм.

Читайте также: