Основы технологии лазерной резки металла

Основы технологии лазерной резки металла

Из школьного курса элементарной физики вы знаете о сильном тепловом воздействии сфокусированного света. Познавательный трюк с увеличительным стеклом ясно показывает возможности преломленного потока солнечного луча.

Принципом действия работы лазера может служить его перевод с английского: усиление света вынужденным излучением. По-простому — это световое излучение, вызванное атакой фотонов на рабочую среду с усилением за счет ответной реакции. Световой поток через систему оптических призм и зеркал фокусируется в узконаправленный луч импульсной или непрерывной модуляции. Мощность и интенсивность лазера зависит от используемого активатора и сложности резонирующих систем.

В качестве первичного активного вещества используют все возможные агрегатные состояния: твердое, газообразное, жидкое и плазменное. Важнейшим критерием является способность к возбуждению и отдаче свободных квантов-фотонов. Накачка первичных световых атомов производится разными способами. Это может быть сфокусированное солнечное излучение, специальные лампы, другие лазеры, электрическое воздействие или химические процессы. Для увеличения силы потока делают многоуровневые атакующие каскады. В основе резонаторов применяют плоскопараллельные и сферические зеркала или их комбинации. Главный параметр хорошего прибора — устойчивое сохранение светового луча и его точная фокусировка.

Первый лазер был сделан на рубине в 1960 году, он работал в инфракрасном диапазоне и являлся началом эры световых помощников человека. История развития прикладной квантовой науки шла по пути усиления первоначальных систем накачки и совершенствования оптических резонаторов для достижения мощного и управляемого луча. Выискивались новые рабочие среды, были испробованы и получили путевку в жизнь лазерные установки на красителях, на свободных электронах, химические модели и полупроводниковые исполнения.

Производственное использование лазера

Лазер называют самым красочным и одним из важнейших изобретений XX века. Многие годы никто не понимал его практического применения, прибор называли устройством, которое само ищет задачи для решения. Теперь лазерные аппараты лечат людей, исследуют звезды и применятся для развлекательных мероприятий.

Машиностроительные производства давно начали использовать резку металла лазером. Пионерами выступили судостроительные верфи, авиационные заводы и автомобильные гиганты, искавшие передовые методы работы для увеличения производительности труда. Возрастающая конкуренция стимулировала появление инновационных обрабатывающих центров с принципиально новыми системами влияния на рабочий процесс.

К настоящему времени на промышленных предприятиях лазерная резка металла представлена следующими видами установок:

• твердотельные — основанные на кристаллических драгоценных камнях или соединениях редкоземельных элементов, для накачки фотонов используется импульсные лампы или лазерные диоды;
• газовые — в качестве активаторов применяются смеси инертных газов с источником возбуждения в виде электрических разрядов или направленной химической реакции;
• волоконные — активная среда и резонатор сделаны целиком из оптического волокна или скомбинированы с другими конструктивными элементами.

Следующее видео представляет волоконный лазерный станок.

Для работы с цветными металлами и антикоррозионными сталями, имеющими высокую отражающую способность, прикладными исследовательскими институтами разработаны специальные модели традиционных лазеров с резонатором из оптико-волоконной трубки. Световой луч в таких установках более сфокусированный и концентрированный и не рассеивается о зеркальную поверхность алюминиевых, титановых или нержавеющих заготовок.

Широко распространенные газовые СО₂-лазеры работают на рабочей смеси углекислого газа, азота и гелия, зеркала резонатора покрыты серебряным или золотым напылением для увеличения отражающей способности.

Технология лазерной резки металлов постоянно совершенствуется: пробуются новые типы установок, усложняются системы управления процессом, применяются компьютерные комплексы для контроля режимов обработки. Основной упор делается на увеличение точности, чистоты реза и производительности.

Особенности технологического процесса

• первая стадия — воздействие лазера на металл в точке начала реза вызывает нагревание вещества до температуры плавления и появлению усадочной раковины;
• вторая стадия — энергия излучения приводит к кипению и испарению металла;
• третья стадия — при проплавлении заготовки на полную глубину начинается поступательное движение рабочего органа в соответствии с заданной траекторией.

В действительности, процесс испарения металла наблюдается только у тонких заготовок, при средней и большой толщине реза удаление остатков вещества из рабочей зоны производится с помощью струи вспомогательного газа (азот, кислород, воздушная смесь или инертные газы).

Такие установки, работа которой представлена на видео, называют газолазерными резаками.

Сравнительные характеристики лазерной и плазменной резки приведены

Современные лазерные комплексы

Новое поколение прецизионных обрабатывающих станков с ЧПУ позволяют проводить обработку материалов с точностью до 0,005 мм. Площадь обработки некоторых моделей лазерных установок достигает нескольких квадратных метров. Большим достоинством является минимизация человеческого фактора, заключающаяся в высокой автоматизации производственного процесса.

Геометрия детали задается в программный блок, осуществляющий управление лазером и рабочим столом с заготовкой. Системы настройки фокуса автоматически выбирают оптимальное расстояние для эффективного резания. Специальные теплообменники регулируют температуру лазерной установки, выдавая оператору контрольные данные текущего состояния инструмента.

Лазерный станок оснащается клапанными механизмами для подключения газобаллонного оборудования, чтобы обеспечить подачу вспомогательных газов в рабочую зону. Система дымоулавливания призвана оптимизировать расходы на вытяжную вентиляцию, включая её непосредственно в момент обработки. Область обработки полностью экранируется защитным кожухом для безопасности обслуживающего персонала.

Лазерная резка листового металла на современном оборудовании превращается в легкий процесс задания числовых параметров и получения на выходе готовой детали. Производительность оборудования напрямую зависит от параметров станочного комплекса и квалификации оператора, создающего программный код. Технология лазерной резки металлов гармонично вписывается в концепцию роботизированного производства, призванного полностью освободить человека от тяжелого труда.

Производители предлагают различные типы лазерных станков: универсальные и специализированные. Стоимость первых на порядок больше, но они позволяют производить несколько операций и выпускать детали более сложной формы. Большое количество рыночных предложений дает возможность выбора для заинтересованных потребителей.

Преимущества и недостатки

• высокое качество обработанной поверхности;
• экономия материала;
• способность работы с хрупкими материалами и тонкими заготовками;
• возможность получения деталей сложной конфигурации.

Среди минусов: высокая стоимость оборудования и расходных материалов.

Лазерная резка стали и цветных металлов пользуется большим рыночным спросом. Способность быстро выдавать чистовые детали нестандартной формы привлекает в профильные предприятия заказчиков малых партий разнообразных изделий. Лазерные технологии активно используются в декоративном творчестве при изготовлении дизайнерских украшений и оригинальных сувениров.

Решение о применении лазерной обработки должно приниматься с учетом расчета окупаемости оборудования и величине эксплуатационных расходов. В настоящее время такие установки могут себе позволить, в основном, крупные предприятия с большим производственным циклом. С развитием технологии будут снижаться стоимость станков и количество потребляемой энергии, поэтому в будущем лазерные аппараты вытеснят своих конкурентов из сферы резки любых материалов.

Источник



Лазерная резка: как она работает

Лазерную резку используют для раскроя листовых материалов, чаще всего – металлов. Одно из ее главных отличий – возможность изготовления деталей со сложным контуром.

Принципы работы лазерной резки

Использование этого метода основано на тепловом воздействии лазерного излучения на материалы. При этом разрезаемый металл нагревается сначала до температуры плавления, а потом до температуры кипения, при которой он начинает испаряться. Лазерная резка испарением требует высоких энергозатрат, поэтому ее используют для работы с тонкими металлами.

Относительно толстые листы разрезают при температуре плавления. Чтобы облегчить этот процесс, в зону резки подается газ: азот, гелий, аргон, кислород или воздух. Его задача – удалять из зоны резки расплавленный металл и продукты его сгорания, поддерживать горение металла и охлаждать прилегающие зоны. Наиболее эффективен для этого кислород. Он заметно увеличивает скорость и глубину резки.

Подробнее о процессе лазерной резки можно узнать из видео ниже:

Параметры резки разных металлов

Скорость резки зависит не только от мощности лазера и толщины металла, но и от его теплопроводности. Чем она выше, тем интенсивнее отводится тепло из зоны резки и тем более энергозатратным будет весь процесс. Так, если лазером мощностью 600 Вт можно легко разреза́ть черные металлы или титан, то алюминий или медь, обладающие высокой теплопроводностью, обрабатывать значительно сложнее. Средние параметры для работы с разными металлами выглядят следующим образом:

Виды лазерной резки

Лазерные установки состоят из трех основных частей:

1. Рабочей (активной) среды. Она является источником лазерного излучения.
2. Источника энергии (системы накачки). Он создает условия, при которых начинается электромагнитное излучение.
3. Оптического резонатора. Система зеркал, усиливающих лазерное излучение.

По типу рабочей среды лазеры для резки делят на три вида:

1. Твердотельные. Их основным узлом является осветительная камера. В ней находятся источник энергии и твердое рабочее тело. Источником энергии служит мощная газоразрядная лампа-вспышка. В качестве рабочего тела используют стержень из неодимового стекла, рубина или алюмо-иттриевого граната, легированного неодимом или иттербием. По торцам стержня устанавливают два зеркала: отражающее и полупрозрачное. Лазерный луч, излучаемый рабочим телом, многократно отражается внутри него, усиливается в ходе отражений и выходит через полупрозрачное зеркало.

К твердотельному виду относятся и волоконные лазеры. В них излучение усиливается в стекловолокне, а источником энергии служит полупроводниковый лазер.

Так устроен твердотельный лазер

Для понимания механизма работы лазера можно рассмотреть установку с рабочим телом в виде стержня из граната, легированным неодимом. Ионы последнего и служат активными центрами. Поглощая излучение газоразрядной лампы, ионы переходят в возбужденное состояние, то есть у них появляется излишек энергии.

Ионы возвращаются в исходное состояние и отдают энергию в виде фотона – электромагнитного излучения или по-другому света. Фотон вызывает переход в обычное состояние других возбужденных ионов. В итоге процесс нарастает лавинообразно. Зеркала способствуют движению луча в определенном направлении. Многократно возвращая фотоны в рабочее тело при отражении, они способствуют образованию новых фотонов и усилению излучения. Его основные характеристики – малая расходимость луча и высокая концентрация энергии.

1. Газовые. В них рабочим телом является углекислый газ или его смесь с азотом и гелием. Газ прокачивается насосом через газоразрядную трубку. Он возбуждается с помощью электрических разрядов. Для усиления излучения устанавливают отражающее и полупрозрачное зеркало. В зависимости от особенностей конструкции такие лазеры бывают с продольной и поперечной прокачкой, а также щелевые.

Так устроен газовый лазер с продольной прокачкой

1. Газодинамические. Эти лазеры самые мощные. В них рабочим телом является углекислый газ, нагретый до 1 000–3 000 °К (726–2726 °С). Он возбуждается с помощью вспомогательного маломощного лазера. Газ со сверхзвуковой скоростью прокачивается через суженный посередине канал (сопло Лаваля), резко расширяется и охлаждается. В результате его атомы переходят из возбужденного в обычное состояние и газ становится источником излучения.

Схема работы газодинамического лазера

Преимущества и недостатки лазерной резки

Можно выделить следующие преимущества лазерной резки металлов:

• Нет механического контакта с поверхностью разрезаемого металла. Это делает возможным работу с легкодеформируемыми или хрупкими материалами.
• Можно разрезать металлы разной толщины. Сталь в пределах 0,2–30 мм, алюминиевые сплавы – 0,2–20 мм, медь и латунь – 0,2–15 мм.
• Высокая скорость резки.
• Возможность изготовления изделий с любой конфигурацией.
• Чистые кромки разрезаемого металла и низкое количество отходов.
• Высокая точность работы – до 0,1 мм.
• Экономный расход листового металла за счет более плотной раскладки деталей на листе.

Недостатками лазерной резки считаются высокое энергопотребление, дорогое оборудование.

Назначение и критерии выбора лазерной резки

Лазерную резку используют для обработки не только металлов, но и резины, линолеума, фанеры, полипропилена, искусственного камня и даже стекла. Она востребована при изготовлении деталей для различных приборов, электротехнических устройств, сельскохозяйственных машин, судов и автомобилей. Такой способ раскроя материала используют для получения жетонов, трафаретов, указателей, табличек, декоративных элементов интерьера и многого другого.

Основной критерий выбора вида лазерной резки – тип обрабатываемого материала. Так, углекислотные лазеры подходят для резки, гравировки, сварки разных материалов – металла, резины, пластика, стекла.

Твердотельные волоконные установки оптимальны при раскрое латунных, медных, серебряных или алюминиевых листов, но не подходят для неметаллов.

Источник

Лучшие лазерные станки для резки металла

Сфокусированная в лазерном луче мощная энергия может быть использована в обработке материалов. Для чего собственно и созданы станки, обеспечивающие применение лазерных установок для производства деталей точных размеров, не требующих дальнейшей обработки.

Устройство оборудования — принцип работы

Главными элементами лазерного станка являются генератор излучения и лазерная (оптическая) головка, которая окончательно формирует направление луча к точке обработки. Основные комплектующие, составляющие конструкцию лазерной головки:

• в верхней части находится последнее из системы зеркал, формирующее подачу луча к поверхности обрабатывающего материала;
• в средней части располагается фокусирующая линза, сужающая диаметр луча до минимальных размеров;
• в нижней части находится сопло, выполняющее функции направления сфокусированного луча в точку обработки.

Луч, имеющий высокую температуру и концентрацию энергии, попадая на поверхность материала, выжигает ее, создавая сквозной рез. Регулировкой настройки параметров луча, можно добиться снятия лишь верхнего слоя, что позволит выполнять гравировальные работы.

Лазерная резка, выполняющаяся на трехмерном станке.

Обрабатываемая заготовка располагается на поверхности рабочего стола, установленного на станине станка, обеспечивающего ему жесткость конструкции. Лазерная головка закрепляется на подвижной части станка, которая перемещаясь по вертикали и горизонтали, выполняет необходимую обработку заготовки. На станках с ЧПУ привод портала с лазерным оборудованием осуществляется подачей команд на электродвигатели и сервомоторы.

Преимущества

Лазерная резка имеет много достоинств, самые существенные из них следующие:

• при выполнении технологической операции отсутствует непосредственный контакт с поверхностью обрабатываемого изделия, что делает возможным резать без повреждений хрупкие и легко деформируемые материалы;
• края заготовки после обработки выполняются с высокой точностью и не требуют дополнительной обработки;
• технологический процесс легко поддается автоматизации, выполняется с высокой скоростью обработки любых материалов от пластика до твердого сплава;
• технология способна изготавливать изделия самых сложных дизайнерских форм, при этом образуется минимум отходов.

Недостатки

• оборудование имеет значительную продажную цену и даже высокая производительность не делает себестоимость изделия конкурентной по сравнению с некоторыми другими технологиями резки;
• ограниченность в применении обрабатываемых толщин — резка толстых заготовок приводит к увеличению расхода электроэнергии и потере качества обработки, присутствующих при резке тонких материалов.

Альтернативны лазерной резке

Сферы применения

Лазерный станок для металла Wattsan 1530 Basic. Цена 2 800 000 руб.

Возможность обработки лазерной резкой практически любых материалов делает область ее применения достаточно широкой. Из большого количества разных производственных направлений можно выделить следующие, наиболее известные:

• металлообработка (автомобильная и авиационная промышленность, судостроение, космическая индустрия и другие);
• деревообработка (мебельное производство, фанерные макеты, раскрой паркетных досок и другие);
• производство рекламной продукции (резка букв, наглядных макетов, ростовых фигур и другие);
• легкая и обувная промышленность (раскрой материала в ателье и на швейных фабриках, создание лекал, выкроек для одежды и обуви и другие);
• производство сувенирно-подарочной продукции;
• изготовление печатей и штампов;
• маркировка продукции, которая выполняется на станках, работающих по принципу гравировального лазерного оборудования, отличается четкостью изображения и долговечностью.

Виды лазерной резки

Форма и размеры материалов при лазерной обработке изменяются под действием двух эффектов, вызванных излучением: плавлением и испарением. Для доведения процесса до испарения нужен мощный источник излучения. Поэтому резка с эффектом испарения применяется только для обработки тонких листов. Для выполнения лазерной резки методом плавления в качестве вспомогательного материала используется газ (азот, кислород, инертные газы, воздух), который удаляет расплавленный металл.

Виды оснащения для обработки

Разнообразие технических задач и требований к обрабатываемым деталям с помощью лазерной резки делают этот рынок оборудования весьма обширным по конструктивному исполнению. Классификация по категориям может быть по виду активной среды, по типу энергии возбуждения, по назначению, по степени автоматизации оборудования, по размерному ряду и мощности установки.

С газовыми и твердотельными источниками

Одним из важных элементов квантового генератора является активная среда. Существующее оборудование по типу активной среды может оснащаться как газовыми, так и твердотельными установками. Различаются они друг от друга длиной волны излучения. Этот параметр влияет на прозрачность при поглощении энергии луча различными материалами.

Универсальный стандартный станок с углекислотным лазером TruLaser 3030/3040. Цена 17 000 000 руб.

Длина волны газовых установок хорошо воспринимается неметаллическими материалами — деревом, пластиком, кожей и другими. Твердотельные вырабатывают луч с длиной волны, которая эффективно работает с металлами.

Комплексы с ЧПУ

Технологический процесс лазерной резки не представляет труда автоматизировать с помощью средств числового управления. Установка с лазером способна перемещаться по самой замысловатой траектории, сохраняя при этом высокую скорость. Сложные карты раскроя металлических листов с использованием твердотельных установок или контуры в виде художественного произведения на листах фанеры с помощью газовых лазеров — можно выполнить на программном станке.

Станок для лазерной резки металла с ЧПУ GF3015/4020 Plus. Цена 2 500 000 руб.

Настольные, компактные и напольные

Для крупных производств, где объем производства лазерной технологией приближается к максимальной загрузке оборудования, оптимально применение портальных станков лазерной резки. Размеры станка определяются габаритами рабочего стола. Вариант с большим рабочим столом или несколько меньшим (среднеформатный) получил наибольшее распространение.

Компактная автоматизированная установка лазерного раскроя BODOR i5-1000W. Цена 3 900 000 руб.

Лазерно-гравировальные станки, которые используются для изготовления, например, небольшой сувенирной продукции, должны обладать компактностью, чтобы их можно было расположить на рабочем столе в мастерской.

Мини, маленькие

Программные станки с лазерной установкой помимо использования на крупных производствах, применяются в малом бизнесе, домашних мастерских, например, в качестве помощника в изготовлении оригинальных ручных изделий. Такое оборудование имеет небольшие размеры и может поместиться на обычном домашнем столе. Кроме отличия в размерах и меньшей мощности в остальном мини-станки ничем не отличаются от профессионального оборудования, сохраняя точность реза и качество кромок.

Ручные резаки

Применение лазерной установки в качестве ручного приспособления для резки ограничено ее весовыми и габаритными размерами. Поэтому источник излучения не обладает достаточной мощностью для резки металла, охлаждение должно сохранять тепловой баланс естественной передачей выделяемого тепла в окружающую среду. Ручная лазерная резка эффективна для обработки тканей, кожи и других подобных материалов.

Оптоволоконные аппараты

Твердотельные лазеры, в которых в качестве активного вещества выступает легированное кварцевое стекловолокно, получили название волоконных лазеров. Они обладают меньшим диаметром фокусировки, чем газовые и твердотельные лазеры на кристаллах. Это позволяет делать более быстрый нагрев и увеличить возможности раскроя созданием сложных контуров, которые невозможны были бы обработаны другими видами лазерного оборудования.

Неприхотливость в эксплуатации из-за более простой настройки и требованиям к профилактическому обслуживанию (чистка, наладка), отсутствие специальных требований к чистоте воздуха и влажности помещения увеличивают конкурентоспособность оптоволоконных аппаратов по сравнению с другими аналогичными видами оборудования.

Диодные лазеры

Основным элементом диодного лазера является излучатель в виде лазерного диода — полупроводникового кристалла, сформированного в виде оптического резонатора. Кроме диода в состав диодного лазера входит специальное устройство электропитания, при помощи которого можно изменять параметры выходного излучения, устройство контроля температуры и оптическое устройство, повышающее монохроматичность излучения лазерного диода.

Однако, диодный лазер все же сильно проигрывает другим видам лазеров в степени когерентности и монохроматичности излучения. Большая расходимость в фокусировке не позволяет добиться максимальной концентрации энергии. Основное преимущество в относительной дешевизне диодных лазеров по сравнению с другими видами.

Широкое применение лазерные диоды находят как управляемые источники света в оптиковолоконных линиях связи, в измерительном оборудовании (лазерный дальномер), лазерных указках и целеуказателях, для считывания штрих-кодов и других областях техники.

ТОП — 5 лучших станков для лазерной резки

Среди зарубежных фирм отдельно можно выделить заводы, расположенные в США, Японии, Тайвани, европейских странах и производителей из Китая. Первые поставляют продукцию безупречного качества. Наиболее известные производители: TRUMPF, SCHULER (Германия), Trotec (Австрия), австралийская FARLEY LASERLAB, GCC из Тайваня и другие. О вторых сложилась не самая лучшая репутация, однако крупные китайские бренды RABBIT, WATTSAN, Bodor с производством на территории Китая, работающим по швейцарской технологии, и другие выпускают лазерные станки с высокими эксплуатационными характеристиками.

Российские производители, например, АО «Полупроводниковые приборы», ОАО «ЛОМО», АО «Плазма», ГК «Инверсия» и другие не выпускают одновременно все типы лазерных установок, у каждого есть своя специализация. Не дотягивая до качества лучших зарубежных брендов, низкая рыночная стоимость позволяет оказывать им достаточную конкуренцию.

Более подробно о некоторых компаниях и выпускаемым ими моделях станков в информации ниже по тексту.

Bodor

Автоматизированная установка лазерного реза BODOR серия F модель 3015. Цена 3 100 000 руб.

Располагает современным производством станков оптоволоконной лазерной резки. В России продукция компании пользуется спросом, имеет собственную сервисную службу на территории РФ. Наибольшим спросом пользуется следующее оборудование:

• автоматизированная установка для резки листового металла BODOR серия F модель 3015;
• автоматизированная установка для резки листового металла, оснащенная защитной кабиной BODOR серия P модель 4020;
• сверхмощный оптоволоконный лазер для резки толстого металла BODOR серия G – 12;
• компактная высокоточная автоматизированная установка лазерного раскроя BODOR i5-1000w;
• станок для лазерной резки труб BCL T230;
• автоматическая линия оптоволоконного раскроя рулонов BODOR C3013 – 1000W;
• лазерный оптоволоконный маркировщик BODOR BML – FC.

TRUMPF

Компания начала свою деятельность в 1923 году в виде простой мастерской в г. Штутгарт. В настоящее время это крупная международная компания с филиалами почти во всех европейских странах, в странах Северной и Южной Америки, Азии. Производство станков с лазерными установками одно из приоритетных направлений деятельности компании. Примеры некоторых моделей, выпускаемых компанией: TruLaser 3030, Trumatic L 3050, TruLaser 1030 fiber.

Станок для 2-мерной лазерной резки TruLaser 1030 fiber. Цена 18 000 000 руб.

S1460

Станок для лазерной резки металла S1460. Цена 300 000 руб.

S1460 — оптоволоконный станок для обработки и раскроя металла. с размером рабочего стола 600 мм х 1400 мм. Фокусное расстояние автоматически регулируется системой контроля лазерной головки. Водяное охлаждение осуществляется промышленным чиллером с регулировкой температуры. Компьютер с программным обеспечением обеспечивает обработку заготовок сложной конфигурации.

IL 750W

Лазерный станок IL 750W. Цена 3 000 000 руб.

IL 750W – волоконный лазер с ЧПУ для раскройки листовой стали с размером рабочего стола 1500 мм х 3000 мм. Мощность лазерной установки 750 Вт, обеспечивает максимальную толщину стенки заготовки 10 мм.

IL 2000W

Лазерный станок IL 2000W. Цена 4 200 000 руб.

IL 2000W – иттербиевый волоконный лазер с ЧПУ с таким же размером рабочего стола, что у предыдущей модели. Однако большая мощность лазерной установки 2000 Вт обеспечивает качественную резку и раскрой толщиной максимум 22 мм.

Критерии выбора

Для оптимального выбора лазерного оборудования следует руководствоваться проанализировать следующую информацию.

• Объем работ. Лазерное оборудование находит применение в промышленном производстве, на предприятиях малого бизнеса, в домашних мастерских. Установки большой и средней мощности используются в производственных цехах, а настольные компактные и мини-установки будут эффективнее в домашних хозяйствах и в индивидуальном предпринимательстве.
• Размеры станков. Этот параметр находится в прямой зависимости с производимым объемом работ.
• Тип обрабатываемого материала. В зависимости от вида лазерной установки (газовая, твердотельная) выбирается та, которая лучше работает с обрабатываемым материалом.
• Мощность излучателя. Чем выше этот параметр, тем большую толщину прорежет лазер за один проход.
• Наличие функции перемещения стола. Установки с такой опцией (автоматической или ручной) повышают функционал оборудования.
• Количество режущих головок. Оборудование с двумя режущими головками повышает производительность, особенно эффективно при раскрое с большим количеством мелких элементов.
• Наличие дополнительных опций. Они обеспечат более качественную работу лазерного станка: комплектация внешним устройством охлаждения лазерной трубки, установкой поворотного устройства для гравировки и возможности обработки изделий типа труб и другие.

Видео

Где купить

Более подробно ознакомиться с предложениями компаний возможно на их официальных сайтах, контактная информация собрана в разделе «Где купить станки лазерной резки металла». Не всегда покупка оснащения целесообразна с финансовой точки зрения. Тогда следует рассмотреть возможность заказать услугу лазерной резки, либо взять станок в аренду.

Источник

Лазерная резка: специфика процесса, оборудование, материалы

В строительной и производственной сферах большой популярностью пользуется нарезка деталей при помощи лазерных установок. Механическое воздействие на материал при таком процессе сводится к нулю, и это гарантирует отсутствие деформаций рабочей поверхности. Эксплуатация лазеров позволяет получить высококачественные детали, избежав при этом производственных затрат, связанных с человеческим фактором. Однако лазерная резка металла от 1 детали имеет ряд нюансов. Предлагаем с ними ознакомиться.

Как работает лазерная резка

Лазерная резка металла от 1 детали может производиться разными способами: при помощи кислорода, с использованием смеси газов (аргона или азота), с помощью сжатого воздуха. Выбор газа для резки лучом зависит от того, из какого материала состоит деталь, какую толщину имеет заготовка, предстоит ли дальнейшая обработка. Например, использование кислорода позволяет добиться максимально высоких температур при резке, а аргон будет незаменим при нарезании титана и циркония.

лазерная резка металла

Современные лазеры предназначены для раскраивания металла толщиной от 0,2 мм до 40 мм. Принцип лазерной резки состоит в том, что луч обеспечивает возгорание, плавление, испарение, выдувание газовой струей материала того участка, на который он направлен.

В зависимости от тела, которое генерирует луч, можно выделить три типа оборудования для листовой лазерной порезки:

• Твердотельные лазерные станки. Снабжены диодом и стержнем, состоящим из рубина, граната либо неодимового стекла. Мощные лампы направляют заряд энергии на оптический стержень, который осуществляет ее проекцию на рабочую поверхность. Фокусировка осуществляется в том числе благодаря зеркалам и призме. Твердотельное оборудование предназначено для разрезания меди, алюминия, алюминиевых сплавов, латуни.
• Волоконные. Генератором луча служит оптоволокно. Современные станки оснащены опцией быстрой настройки размера фокального пятна, благодаря чему значительно повысилась производительность нарезки деталей из меди, стали, алюминия.
• Газовые. В качестве генератора выступают газы – обычно гелий, углекислый газ и азот. Они под давлением поступают в газоразрядную трубку, активируясь при этом электрическими импульсами. Преимущество лазерной резки газовыми станками в том, что ей подлежат даже высокопрочные сплавы.

Управление станком для лазерной резки деталей

Автоматизированный станок для нарезания металла лазером состоит из непосредственно лазера, снабженного источником питания, системы управления, а также контура, обеспечивающего передачу излучения в зону резки. По принципу действия это излучение напоминает плазменную дугу или газовое пламя, однако имеет гораздо большую концентрацию мощности – до 5 000 Вт.

станок для лазерной резки металла

Управление лазерным станком довольно несложное. Для осуществления лазерной резки деталей расходный материал фиксируется на рабочем столе. Затем в блок управления задаются параметры будущей детали (длина, ширина), указываются тип и толщина листового металла. Откалибровка фокуса и выбор расстояния от резака до разрезаемой поверхности происходит автоматически. В автоматическом режиме происходит и температурный контроль. Если технический процесс требует подачи вспомогательных газов, то к аппаратуре необходимо подключить баллоны с необходимым веществом. Для этого предусмотрены патрубки, снабженные клапанами. Защитный кожух ограждает оператора и прочий персонал от мелких частиц металла.

Лазерная резка каких материалов возможна

Резка лазерным лучом возможна, если основной материал – это:

• Сталь обычная. Максимальная толщина стального листа должна не превышать 20 мм, в противном случае нужно обратиться к другому методу.
• Сталь нержавеющая. Ограничение по толщине составляет 16 мм. Именно при таких показателях удастся избежать возникновения облоя или же его можно будет удалить без последствий. Лазерная резка нержавеющей стали толщиной более 16 мм возможна только в расплавном режиме, и зона резки будет шершавой и с трудноудаляемыми излишками материала.
• Латунь. Для лазерной резки этого металла подойдут листы толщиной не более 12 мм, поскольку сопротивление материала довольно велико. Накопления облоя не избежать, однако он ликвидируется легко.
• Сплав алюминия. Можно резать лист металла толщиной не более 10 мм. Также образуется облой в зоне резки.

Каждому типу металла соответствует своя разновидность лазера.

Внимание! Принцип лазерной резки неприменим для следующих металлов: вольфрам, титан, латунь, молибден, оксидированный алюминий. Все они обладают высокой прочностью, которая приводит к выходу лазерного оборудования из строя.

Преимущества и недостатки лазерной резки

Лазерная резка имеет ряд положительных качеств. Например:

• При ее проведении отсутствует механическое воздействие на обрабатываемую поверхность. Благодаря этому можно нарезать материалы, которые при обычной резке получили бы повреждения или деформировались.
• Обработке подлежат многие виды металлов, в том числе сплавы алюминия и различные типы стали.
• Чаще всего лазерная резка листового металла не сопровождается возникновением облоя. В противном случае он легко удаляется с поверхности, не оставляя царапин.
• Детали при нарезании не нагреваются. Можно применять лазерную резку листа даже для тех металлов, которые имеют высокую теплопроводность.
• Раскрой материала полностью автоматизирован. Погрешность при нарезке составляет не более 0,1 мм, процент отходов минимален. Это позволяет снизить себестоимость производства.
• Высокая производительность лазерного оборудования, в итоге – значительно экономится время резки.
• Нет необходимости приобретения дорогостоящих молдов или пресс-форм.
• Универсальность оборудования. С помощью приспособления для лазерной резки металла можно изготавливать самые различные типы деталей.
• В случае необходимости, оборудованием для резки листовых металлов можно осуществлять фрезеровку и высверливание отверстий нужного диаметра и глубины.
• Есть возможность гравировки поверхностей.

Преимущества лазерной резки сопровождаются некоторыми недостатками:

• Листовой металл, подлежащий резке лазером, не может быть толще 40 мм, а его площадь – больше 1500 на 3000 мм.
• Этот способ резки относительно дорог.
• Невозможно производить внутреннюю резьбу.
• Необходима настройка оборудования перед каждым использованием.

Лазерная резка деталей: примеры

Прибегнув к лазерной резке, вы за относительно короткий промежуток времени можете получить детали, применяемые в машиностроении; комплектующие для торгового оборудования (в том числе стеллажей, шкафов, поддерживающих установок, полок и т.д.); декоративные элементы для дизайна помещений; детали для вывесок, бигбордов и прочих рекламных носителей; трафареты, шаблоны и многое другое. Пользуются популярностью и резаные лазером элементы отопительного оборудования — печей, дымоходов, котлов, и детали ограждений, ворот. Принцип лазерной резки применяется при изготовлении многих деталей лифтового оборудования и вендинговых аппаратов.

детали, нарезанные лазером

Как можно заметить, лазерной резкой пользуются в тех случаях, когда необходимо получить высококачественные детали с минимальной шириной реза, гладкими и ровными краями, и при этом есть возможность пренебречь некоторым изменением цвета изделия в месте раскройки.

Что лучше — резка металла лазером или плазмой

Плазменная резка отличается от лазерной тем, что проплавление металла производится при помощи плазменной дуги, в то время как плазменная струя удаляет расплав. Резку плазмой применяют для обработки тонколистового металла, однако экономически целесообразно использовать для толстых поверхностей: меди (до 80 мм), чугуна (до 90 мм), алюминия (до 120 мм), сталей (до 150 мм). Хорошее качество отверстий гарантировано в случае, если их диаметр будет не меньше диаметра поверхности, разрезаемого плазмой. Нижние кромки отверстий, как правило, меньше верхних. Поверхность реза конусная и составляет от 3 до 10 градусов.

Про особенности плазменной сварки можно прочитать здесь.

Эксплуатация лазера имеет наибольшую эффективность при нарезке стали толщиной до 6 мм. Сфокусированное лазерное излучение производит качественные узкие резы, диаметр произведенных отверстий в нижней части имеют несколько больший размер, чем в верхней. Отклонение кромки реза от заданных параметров – около 0,5 градуса.

Выбирая между плазмой и лазером, стоит ориентироваться прежде всего на тип и толщину материала, подлежащего обработке. Кроме этого, стоит учесть, что лазерное оборудование имеет большую цену, однако при необходимости вырезания большого количества отверстий в детали часовая стоимость использования плазменного станка выше.

В заключение

Принцип лазерной резки может быть применим во всех случаях, когда требуется высокоточная нарезка деталей, фрезеровка или гравировка. Оборудование вне зависимости от его типа (твердотельное, газовое, волоконное) позволяет осуществить разрезание листов металла практически в автоматическом режиме. При этом гарантированы аккуратная поверхность реза, минимальное количество облоя или его полное отсутствие, минимальная погрешность нарезки, высокая производительность. Преимущества лазерной резки численно превышают ее недостатки, наиболее существенным из которых представляется стоимость. При выборе между лазерной и плазменной резкой стоит обратить внимание на цену оборудования и часовую стоимость его эксплуатации, а также на толщину рабочего материала.

Источник