Статьи о резке

Лазерная резка металла: технология и принципы

Лазерная резка металла - это современная технология, которая широко применяется в промышленности для точной и эффективной обработки металлических деталей. Она основана на использовании лазерного луча, который сосредоточенно направляется на металлическую поверхность, вызывая его плавление и разделение на две части.

Технология лазерной резки

Технология использует концентрированный лазерный луч для нагрева металлической поверхности до температуры плавления.

Мощный сфокусированный луч генерируется и усиливается рабочим приводом, затем проходит через систему линз и направляется на деталь. В результате она раскаляется и плавится, позволяя рабочей головке перемещаться по направляющим и вырезать детали любого размера и формы.

Луч прожигает металлические листы, не оставляя контакта с заготовкой. Эта технология подходит для работы как с тонкими стальными листами, так и с тугоплавкими сплавами. С ее помощью можно резать такие материалы, как сталь, медь, алюминий, серебро и сплавы, а также другие материалы, например стекло и пластик. Мощный флюс имеет стабильные рабочие параметры, которые поддерживаются автоматически, благодаря чему рез получается ровным, без сколов, зазубрин и окалины, что исключает необходимость шлифовки или другой механической обработки кромки.

От чего зависит качество резки лазером?

Стандарт качества обычно определяется точностью, чистотой реза (минимальная шероховатость и прямые стенки) и скоростью работы.

На точность резки металлических деталей влияет множество факторов, включая:

  • диаметр луча,
  • мощность привода;
  • наличие защитного покрытия на поверхности материала;
  • количество и расположение линз;
  • тип и толщина разрезаемого металла или сплава;
  • предварительная очистка материала от ржавчины и грязи.

Используемый инертный газ также влияет на скорость разделения деталей: замена кислорода на обычный воздух снижает производительность в два раза. Скорость перемещения рабочей головки, а также толщина заготовки влияют на качество обработки деталей.

При соблюдении всех правил эксплуатации лазерные резаки могут гарантировать точность до 0,1 мм.

Преимущества и недостатки технологии

  1. Одним из ключевых преимуществ лазерной резки является ее высокая точность и скорость. Луч способен обеспечить очень узкую ширину реза, что позволяет получать детали с большой степенью детализации и сложными геометрическими формами. Кроме того, технология обладает высокой скоростью обработки, что позволяет значительно увеличить производительность и сократить время изготовления деталей.
  2. Важным аспектом является возможность контроля глубины проникновения лазерного луча в материал. Это позволяет резать металл на различные глубины, что особенно полезно при создании различных типов соединений или при обработке тонких листов металла.
  3. Экономическая эффективность технологии неоспорима, так как процесс невероятно быстрый, производительный и безотходный, не требующий дополнительной обработки.
  4. Отсутствует механический контакт с обрабатываемой поверхностью, что исключает риск повреждения при резке тонких или хрупких материалов.
  5. Еще одним бонусом является высокая степень промышленной безопасности. Станки оснащены программным обеспечением, которое еще больше повышает эффективность работы и сводит к минимуму количество ошибок: проект просто загружается в систему, и программа сама выполняет все необходимые настройки.

Однако, несмотря на все преимущества, лазерная резка металла имеет и некоторые ограничения. Во-первых, она не применима для всех типов материалов. Некоторые материалы, такие как алюминий или медь, плохо поддаются лазерной обработке из-за их большой теплопроводности. Во-вторых, методика может вызвать деформацию материала или оставить на его поверхности следы нагрева. Поэтому перед началом работы необходимо провести тщательное тестирование и оптимизацию параметров резки.

Кроме этого, затраты, связанные с технологией, могут быть весьма существенными. При сравнении со штамповкой деталей стоимость использования станка может показаться гораздо выше. Однако если учесть стоимость оснастки, то общая цена штампованных деталей может сравняться с ценой лазерной резки.

Основные виды используемого оборудования

Твердотельные лазеры

Это наиболее распространенный тип лазеров, используемых для резки металла. Они имеют диапазон мощности до 6 кВт и работают с помощью импульсного или непрерывного излучения. Они используют твердотельные кристаллы или стержни, обычно из иттриевого алюминиевого граната (YAG) или волфраматов, чтобы создать луч высокой энергии. Твердотельные лазеры обладают высокой точностью и скоростью резки, а также могут обрабатывать широкий спектр металлов.

Газовые лазеры

Используют смесь газов, таких как углекислый газ (CO2) или азот, для генерации лазера. Газовые лазеры обладают высокой мощностью (достигает 20 кВт) и могут обрабатывать толстые металлические листы. Они также широко используются для резки неметаллических материалов, таких как дерево, пластик и кожа.

Газодинамические лазеры

Это специальный тип газовых лазеров, который использует газовый поток для усиления лазерного излучения. Они обеспечивают самую высокую мощность (более 100 кВт) и скорость резки, что позволяет эффективно обрабатывать толстые металлические листы. Газодинамические лазеры обычно используются для промышленных приложений, требующих высокой производительности и скорости резки.

Каждый из этих типов оборудования имеет свои преимущества и ограничения, и выбор конкретного типа зависит от требований процесса.

Методы лазерной резки

В настоящее время существует три основных метода лазерной обработки металла:

  1. Плавление - самый распространенный способ, который подходит для большинства металлов. Лазер нагревает металл до температуры плавления, что позволяет разделить его на две части. Таким образом, расплавляется только место резки, а края остаются неповрежденными. Затем в обрабатываемую область направляется струя сжатого газа, который охлаждает кромки и предотвращает их оплавление или деформацию. Например, при резке нержавеющей стали или алюминия часто используется азот, так как кислород может окислить область реза. Алгоритм работы задается программно в соответствии с информацией о толщине и температуре плавления. Эта технология обеспечивает высокую точность, скорость и экономичность.
  2. Горение - этот способ выгоден для обработки черных материалов. Но он не подходит для цветных металлов и сталей с высоким содержанием легирующих добавок. Лазер образует высокотемпературную плазму, которая взаимодействует с металлом и вызывает его горение. Выделяется в несколько раз больше тепловой энергии, чем при работе лазера. Такой метод позволяет снизить как стоимость, так и время, затрачиваемое на обработку. Однако у этой технологии есть и недостаток — некоторые вещества могут подгорать по краям. Затраты на последующую обработку срезов могут быть больше, чем экономия, полученная при данном методе.
  3. Испарение - этот метод используется нечасто, только для резки тонкостенных изделий или листов небольшой толщины. Луч не идет одной непрерывной струей, а использует короткие всплески, которые предназначены для расплавления и испарения материала, не затрагивая ничего рядом, например, основание изделия. Давление воздуха способствует удалению мусора из рабочей зоны. Для эффективной работы этого метода требуется гораздо больше тепла, чем обычно. Поскольку этот процесс более дорогостоящий по сравнению с другими доступными методами, его следует применять только в тех случаях, когда другие методы не дали результата.

В зависимости от типа металла, его толщины и требуемого качества резки, может использоваться один или комбинация этих методов.

Особенности резки металла лазером

Процесс резки лазерным лучом очень эффективен при изготовлении отдельных изделий и небольших партий. Этот метод не требует использования дорогостоящих пресс-форм, поэтому он очень экономичен. Лучше всего он подходит для материалов с плохой теплопроводностью; если же материал легко проводит тепло, то края среза могут быть неровными и зазубренными из-за образования заусенцев.

Технология подходит для нарезки толстых труб толщиной до 30 мм. Она позволяет использовать различные углы резания и получать готовые к дополнительной сборке или сварке изделия.

В заключение, лазерная резка металла является современной и эффективной технологией, которая нашла широкое применение в промышленности. Она обеспечивает высокую точность и скорость обработки, а также позволяет создавать сложные геометрические формы. Однако перед использованием лазерной резки металла необходимо учесть ее ограничения и провести тщательную настройку оборудования.

• • •

Компания «ПК Металлум» осуществляет следующие услуги: Лазерная резка; Гибка листового металла; Сварка металлоконструкций; Порошковая покраска; Проектирование металлоконструкций; Проектирование металлических изделий.