Лазерная металлообработка: что умеет «мирный» лазер?

Лазерная металлообработка

 

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Что из себя представляет процесс лазерной металлообработки
  • Какие существуют типы лазеров
  • Что можно сделать с помощью лазерной металлообработки
  • В чем заключаются преимущества лазерной резки металлов

В промышленном производстве в последнее время все чаще стали использовать лазер. С помощью лазерных установок выполняют такие операции, как формовка, резка, стыковка и т. п., причем работать можно с самыми разнообразными материалами – деревом, пластмассой, бумагой и пр. В этой статье мы поговорим о том, что собой представляет лазерная металлообработка, которую относят к одной из передовых техник работы с металлом.

Благодаря современному оборудованию, позволяющему выполнять необходимые настройки мощности лазера и выбирать глубину проникновения луча, можно резать и выполнять гравировку в соответствии с любыми потребностями клиента. Какие типы лазерной металлообработки существуют и в чем ее основные преимущества, узнаете из нашей статьи.

Особенности лазерной металлообработки

Из названия сразу становится понятно, что лазерную металлообработку выполняют посредством лазерного луча, который подается из специальной установки. Благодаря своим свойствам луч на небольшой площади обрабатываемой поверхности фокусирует энергию высокой плотности. В результате обрабатываемый материал начинает активно разрушаться (плавиться, сгорать, испаряться и т. п.).

 

Оборудование для лазерной металлообработки способно сконцентрировать на обрабатываемой поверхности энергию плотностью 108 Ватт на квадратный сантиметр. Понять, каким образом получается подобный эффект, невозможно, не разобравшись предварительно со свойствами лазерного луча. Для него характерны:

  • Постоянство длины и частоты волн (монохроматичность). В этом состоит его основное отличие от световых волн. Благодаря такому свойству не составляет труда сфокусировать луч на любой поверхности, воспользовавшись обычными оптическими линзами.
  • Высокая направленность и небольшой угол наклона. Это дает возможность получить сфокусированный луч.
  • Когерентность, означающее согласованность и резонирование большого числа волновых процессов, происходящих в лазерном луче. Благодаря этому суммарная мощность излучения возрастает в разы.
Бесплатная консультация

В двух словах лазерную металлообработку можно описать следующим образом. Луч, воздействуя на обрабатываемую поверхность, быстро нагревает и расплавляет ее. А так как он продолжает действовать на подвергаемый обработке металл, то температура в месте контакта достигает точки кипения, заставляя материал испаряться.

Какие существуют типы лазеров

Есть несколько технологий лазерной резки металла, определяемых в зависимости от вида рабочего элемента – лазера, и его мощности. На сегодняшний день можно выделить три основных вида лазерных установок:

  • твердотельные с мощностью, не превышающей 6 кВт;
  • мощность газовых установок достигает 20 кВт;
  • самыми мощными являются газодинамические установки, минимальная мощность которых составляет 100 кВт.

В промышленности в основном используются твердотельные установки, предназначенные для лазерной металлообработки.

 

Лазерное излучение в подобных установках, за счет которого и происходит резка металла, может быть как импульсным, так и непрерывным. Рабочие элементы (рабочее тело) в таких устройствах представлены рубином, стеклом с примесью неодима или флюорита кальция. Основным преимуществом этого типа оборудования является возможность создания мощнейшего лазерного импульса за доли секунды. Газовые лазерные установки больше соответствуют научным либо техническим целям, в промышленности они находят применение нечасто.

 

Рабочим телом в такого рода оборудовании является смесь газообразных веществ, которая применяется в процессе лазерной металлообработки. Установки работают за счет азота, углекислого газа и гелия. Электрический ток, воздействуя на атомы этих газов, возбуждает их, благодаря чему начинают проявляться такие свойства, как монохроматичность и направленность. Именно их и можно назвать основными достоинствами газовых лазерных установок.

Самыми мощными являются газодинамические лазеры, рабочим веществом которых является углекислый газ.

 

Процесс лазерной металлообработки выглядит следующим образом: нагретый до определенной температуры углекислый газ поступает в узкий канал, в котором происходит расширение его структуры, после чего газ охлаждается. В результате образуется необходимая энергия, за счет которой и выполняется лазерная резка металлов.

Что можно сделать с помощью лазерной металлообработки

Среди основных технологий лазерной металлообработки можно выделить прямое лазерное спекание, лазерную и лазерно-механическую гибку, лазерную сварку, лазерное сверление и лазерную резку. Остановимся на каждом из этих процессов немного подробнее.

1. Прямое лазерное спекание металлов.

Прямое лазерное спекание металлов – обладающий высоким потенциалом способ, позволяющий быстро изготавливать металлические прототипы. С его помощью производят металлические формообразующие вставки пресс-форм, которые в дальнейшем используются в процессе литья пластмасс под давлением, а также изготавливают образцы и прототипы разного рода деталей.

 

В процессе лазерного спекания металлический порошок при помощи лазерного луча постепенно наплавляют по контуру заготовки. Для этого при таком виде лазерной металлообработки используются 3D-данные. Для изготовленных посредством данной технологии деталей характерны высокая прочность, а также устойчивость к разного рода механическим воздействиям.

При помощи лазерного спекания обрабатывают следующие материалы:

  • высококачественную сталь;
  • инструментальную сталь;
  • титан;
  • алюминий.

2. Лазерная и лазерно-механическая гибка металлов.

Этот вид лазерной металлообработки предполагает, что заготовки будут загибаться под воздействием лазерного луча. Узконаправленный нагрев металлической пластины приводит к тому, что она начинает расширяться в определенном месте, однако ее расширение невозможно из-за расположенных рядом холодных частей поверхности, не подвергавшихся воздействию лазера. Возникающее в процессе механическое напряжение приводит к сгибанию плоской пластины. Процесс сопровождается пластическими деформациями металла, за счет которых пластина не возвращается к прежней форме, а остается деформированной и после того, как остынет.

 

При выполнении лазерно-механической гибки металлов места сгиба нагревают лазерным лучом, а затем механически сгибают. Использование этой технологии позволяет снизить прилагаемые механические усилия для деформации заготовки, увеличив при этом относительное удлинение при разрыве металла. Таким образом, обеспечивается возможность придать заготовке больший угол, хотя радиус изгиба будет при этом меньшим.

3. Лазерное сверление металлов.

При подобном способе обработки металлов не образуется стружка. Лазерная установка направляет внутрь детали такое количество энергии, что она ионизирует и испаряет материал в месте воздействия.

 

Большая разница в давлении между всей деталью и местом сверления приводит к отбрасыванию ионизированного пара (точнее, плазмы) в сторону. При использовании этого способа металлообработки необходимо следить за тем, чтобы по краям просверленного отверстия не образовывалось наплавление металла.

4. Лазерная сварка металлов.

Технология лазерной сварки металлов предполагает соединение деталей конструкций за счет воздействия лазерного луча. Он выступает в роли источника сконцентрированной тепловой энергии. При лазерной сварке образуется тонкий сварочный шов, достигается большая глубина и высокая скорость работы. Технология находит применение в промышленном производстве крупных партий деталей, например, в автомобилестроении.

 

Лазерную сварку можно отнести к универсальным способам соединения деталей, она одинаково хороша для обработки углеродистой стали, высокопрочной низколегированной стали, а также для заготовок из нержавеющей стали, алюминия и титана. Этот вид лазерной металлообработки отличается высоким качеством, схожим с электронно-лучевым методом соединения металлов. На скорость работы влияет количество затраченной энергии, а также тип и толщина заготовок. Мощные газовые установки прекрасно справляются с производством крупных серий деталей.

5. Лазерная резка металлов.

К этой технологии обращаются при необходимости разрезания листового металла, а также для изготовления трехмерных заготовок, например, таких, как трубы или профили.

Лазерная резка металлов незаменима при работе с заготовками, имеющими сложную геометрическую форму (двух- или трехмерную). Без данной технологии не обойтись в случаях, когда обработка должна быть выполнена не только точно, но и быстро (в основном, со скоростью от 10 до 100 и более м/мин), при необходимости производства трехмерных вырезов (включая, работу с труднодоступными местами заготовки), а также при выполнении бесконтактной работы с деталями практически без приложения усилий.

Если сравнивать лазерную металлообработку с прочими видами обработки металлов (например, вырубкой в штампе), она будет экономически обоснованной, даже если речь идет об изготовлении деталей небольшими партиями.

 

В наши дни производятся комбинированные установки, сочетающие в себе, кроме преимуществ лазера, также и достоинства, которыми обладают вибрационная высечка и вырубка в штампе. С их помощью можно осуществлять не только лазерную резку контуров заготовок, но и работать с вырубной головкой. Подобные установки оснащаются фокусированными мощными лазерами. В основном пользуются углекислотными (газовыми) аппаратами, однако все чаще обращаются к твердотельному и волоконному лазеру. Последний обладает большей эффективностью и лучше поддается фокусировке.

Лазерная металлообработка, резка и гибка осуществляется путем:

  • плавления обрабатываемого материала;
  • испарения металла.

Второй вариант предполагает использование более мощного оборудования, что повышает расход электроэнергии и может быть необоснованным с экономической точки зрения. Кроме того, подвергать такой обработке можно только детали определенной толщины (тонкостенные).

Чаще всего прибегают к лазерной резке металлов путем плавления обрабатываемого материала. С недавних пор при ее выполнении используются газы (кислород, азот, воздух, инертные), направляемые в место реза за счет специальных установок.

Этот способ лазерной металлообработки снижает затраты электроэнергии, увеличивает скорость обработки, позволяет пользоваться установками невысокой мощности для обработки толстостенных металлов. Такую технологию нельзя назвать именно лазерной резкой, скорее, этому способу подойдет название газолазерного.

Преимущества лазерной резки металлов

Среди прочих видов лазерной металлообработки наибольшим спросом пользуется резка металлов, обладающая следующими достоинствами:

  • Универсальностью. При помощи лазера можно резать различные материалы – хрупкие и более прочные металлы, пластик или дерево. Использование лазера не предполагает механического контакта с заготовкой. При этом получаемые детали могут иметь совершенно любую форму.
  • Точностью. Лазерная металлообработка позволяет получить максимально точный разрез. К тому же деталь не будет деформирована или поцарапана, она выйдет совершенно ровной и гладкой.
  • Широким диапазоном толщины металла. При помощи лазера можно резать медь и латунь, толщина которых составляет от 0,2 до 14 мм, сталь и изделия из алюминиевых сплавов толщиной от 0,2 до 20 мм, нержавеющую сталь, толщина которой может достигать 50 мм.
  • Отсутствием необходимости в дальнейшей обработке. Детали, которые получают в результате лазерной резки, можно сразу же использовать по назначению.
  • Оперативностью. Лазурные установки позволяют в сжатые сроки работать как с тонкими стальными листами, так и с конструкциями, изготовленными из твердых сплавов.
  • Экономической выгодой. Благодаря лазерной резке можно отказаться от дорогостоящих работ по штамповке и литью. Это особенно актуально при необходимости работы с малыми партиями деталей. Так как заготовки не нуждаются в дальнейшей обработке, а производительность установок и скорость их работы высока, эти факторы снижают себестоимость готовых деталей.

 

Благодаря лазерной резке можно изготавливать детали, имеющие любую герметическую форму, в том числе сложную. При этом сама резка осуществляется очень быстро и предельно точно.

К недостаткам лазерной металлообработки можно отнести высокую цену, отсутствие постоянства в скорости производства, а также работу лишь с заготовками ограниченных размеров. Лазерной резке можно подвергать листы, величина которых не превышает 150 на 300 см. Технология также не подходит для работы с толстостенными металлами. Не стоит забывать и о том, что на эффективность обработки в большей части влияет тип используемого лазера.

Имейте в виду, что отличный результат может гарантировать только профессионал. Неправильная либо неумелая работа с лазерной установкой может повлечь за собой порчу материала.

Почему следует обращаться 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 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.

  • Сварочно-монтажные столы

    Сварочно-монтажные столы

    16мм System – множество применений Сборочно-сварочные столы System16 - функциональность и надежность Компания «ВТ-Металл» разрабатывает и собирает столы для сварки и сборки деталей. Кроме того, мы выпускаем всю необходимую оснастку к ним. Мы предлагаем оборудование, подходящее как для серийного производства, так и для небольшой мастерской, где создаются штучные изделия. При этом наши сварочно-монтажные столы используются и в строительстве, и в металлообработке, и в автомобилестроении – словом, там, где важна надежность результата, скорость и точность работ. Ведь разнообразие сварочной оснастки к столам позволяет создавать любые, даже самые сложные конструкции. А наш гибкий и нестандартный подход в сочетании с опытом в производстве такого оборудования позволяет предлагать лучшие решения на сегодняшний день. Цены на типовые размеры столов Размер столаНаименованиеСтоимость Сварочно-монтажный стол СМС - 500х1000 smsg-10051016 46 500 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 800х1200 smsg-12081016 82 000 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 1000х1000 smsg-10101016 85 000 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 1200х1200 smsg-12121016 119 000 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 1500х1000 smsg-15101016 123 500 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 1500х1500 smsg-15151016 181 250 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 2000х1000 smsg-20101016 162 000 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 2400х1200 smsg-24121016 240 000 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 3000х1500 smsg-30151016 358 500 руб. Набор №1 "Начальный" 18 предметов  n1-0101816 36 936 руб. Набор №2 "Базовый" 49 предметов  n1-0104916 93 062 руб. Набор №3 "Стандартный" 84 предметов  n1-0108416 164 266 руб. Набор №4 "Профессиональный" 117 предметов  n1-0111716 262 266 руб. Если вы не нашли приемлемый для вас размер стола, мы изготовим его на заказ. Производим сварочно-монтажные столы от 1000х500 до 3900х1900. ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ЗАКАЗ ВЫПОЛНИМ ЗА 14 ДНЕЙ Рассчитайте стоимость стола по индивидуальным параметрам Рассчитать стоимость   Характеристики стола System 16: СИСТЕМНОЕ ОТВЕРСТИЕ 16мм ТОЛЩИНА МАТЕРИАЛА от 10мм  до 12мм БОКОВАЯ СТЕНКА - высотой 100 мм - расстояние между отверстиями 50 мм - шаг матричной сетки 50 мм Высота опор  750 мм НАГРУЗКА на 4 опоры = 2.000 кг на 6 опор = 3.000 кг РЕБРА ЖЕСТКОСТИ Множественные ребра внутри стола служат для обеспечения большей стабильности и точности  Универсальность – одно из главных отличий сборочного стола для сварки от «ВТ-Металл». Объединяя различные элементы: плиты, опоры, детали оснастки для сварки – вы можете создать целый комплекс, решающий именно ваши задачи. С помощью 16мм системы возможно производство различных изделий. Причем, перенастройка оборудования для создания новых деталей, как и для внесения изменений в конструкцию уже существующего изделия, делается очень легко и быстро. Множество вариантов использования, благодаря оснастке различных типов, делает это оборудование незаменимым, позволяя организовать полноценное производство с минимумом вложений.
  • Навесные кронштейны

    Навесные кронштейны

    Навесные кронштейны Создание вентилируемых фасадов невозможно без монтажных кронштейнов. Главное назначение этих элементов – воспринимать действующую нагрузку и передавать ее к несущей конструкции строения. Правильно выбранный кронштейн для навесных фасадов обеспечивает надежность и безопасность всей системы. На общую прочность конструкции влияют следующие факторы:   вес облицовочных элементов; отклонение поверхности стены от вертикали; величина вылета; шаг размещения кронштейна в навесном фасаде. Еще одно назначение данных элементов – крепление на стене оборудования и иных тяжелых предметов. Такой кронштейн для навесных агрегатов должен выдерживать тяжесть устройства, обеспечивать удобство обслуживания, поэтому его следует заказывать только у проверенных изготовителей. Наша компания предлагает комплексный набор услуг по изготовлению металлических изделий простых и сложных конструкций. Благодаря новейшим станкам с программным обеспечением, использованию лазерной резки мы имеем возможность быстро изготовить необходимое количество навесных кронштейнов. Вы можете заказать у нас как стандартные конструкции, так и детали, изготовленные по чертежам, разработанным индивидуально. Мы гарантируем достойное качество работы соответственно Вашим требованиям. Чтобы сделать заказ, Вы можете обратиться к нам по телефону +7(495) 960-62-45 или написать по адресу info@vt-metall.ru
  • Фасадные кронштейны

    Фасадные кронштейны

    Фасадные кронштейны Кронштейны на фасаде предназначены для закрепления несущего профиля на внешней стене. Их размеры, материал и конструкция зависят от структуры поверхности и материала облицовки. Кронштейн выполняет основную несущую функцию. Поэтому от того, насколько правильно он выбран, в конечном итоге зависит надежность всей фасадной системы. Изготовление таких элементов является одним из ведущих направлений производственной деятельности компании Vt-metall. Изделия нашли применение в следующих сферах: в строительной индустрии, архитектуре. В качестве кронштейнов для фасадных систем используются изделия из алюминия и оцинкованной стали. Наша компания производит оба вида перечисленных деталей как стандартных размеров, так и по чертежам заказчика. Фасадный кронштейн из оцинкованной стали Фасадные кронштейны с оцинкованной поверхностью используются в стальных системах, где все они являются несущими, независимо от расположения. Таким образом, вес облицовки равномерно распределяется по всей площади. Коэффициент теплового расширения стали сравнительно невелик (9,9 Х 10-6 м/мК против 22,2 Х 10-6 м/мК у алюминия), поэтому все соединения надежно зафиксированы, не имеют термических швов. Наша компания изготавливает оцинкованные кронштейны из металлических листов, после чего на поверхность деталей гальваническим методом наносится антикоррозионный слой цинка. Благодаря такому защитному покрытию детали получают устойчивость к внешним атмосферным воздействиям и коррозии. Мы предлагаем нашим клиентам различные стальные кронштейны для фасадов. Наиболее прочными являются детали с двумя ребрами жесткости, выдерживающие значительные нагрузки на изгиб. Одной из наиболее востребованных конструкций является «Сканрок». Благодаря продуманному строению он при малой толщине (1−2,5 мм, стандарт – 1,2 мм), может использоваться при навешивании тяжелой облицовки (керамогранита, стальных кассет, фиброцемента) в одно- и двухконтурных фасадных системах. Жесткость крепления узлов обеспечивается заклепками и/или саморезами. Фасадный кронштейн из алюминия Такой кронштейн изготавливается из алюминиевых сплавов, обладающих необходимым запасом прочности. Он нашел основное применение в обустройстве вентфасадов с алюминиевой подсистемой. В зависимости от положения в конструкции элемент может быть ветровым или несущим, что влияет на его вид и расположение/форму отверстий для крепежа. Проконсультироваться с нами, чтобы заказать, выбрать или купить фасадные кронштейны, можно по телефону +7 (495) 960-92-45 или электронному адресу info@vt-metall.ru.

 

Получите консультацию нашего специалиста:

Задавайте свои вопросы или закажите предварительный расчет стоимости работ,
чтобы убедиться – у нас доступные цены и оперативное исполнение

Акция