Лазерная металлообработка: что умеет «мирный» лазер?
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса(ов))

Лазерная металлообработка

 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.).

 Особенности лазерной металлообработки

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.

 Какие существуют типы лазеров

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.

 Типы лазеров

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.

 Газодинамические лазеры

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.

 Что можно сделать с помощью лазерной металлообработки

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.

 Лазерная и лазерно-механическая гибка металлов

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.

 Лазерное сверление металлов

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.

 Лазерная сварка металлов

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.

 Лазерная резка металлов

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.

 Преимущества лазерной резки металлов

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.

  • Угловая струбцина для сварки: разновидности, критерии выбора

    Угловая струбцина для сварки: разновидности, критерии выбора

    Подготовиться к выполнению сварочных работ бывает сложнее, чем непосредственно соединять заготовки друг с другом. Чтобы качество итоговых изделий было высоким, детали должны располагаться на оборудовании в строгом соответствии с чертежами. В статье расскажем о том, что такое угловая струбцина для сварки и каким образом она способна облегчить выполнение работы.
  • Типы струбцин: выбираем зажим правильно!

    Типы струбцин: выбираем зажим правильно!

    Высокое качество слесарных и столярных работ достигается за счет использования подходящего инструмента и вспомогательных приспособлений. Основным во время подобных операций обычно является станок, верстак или надежно закрепленный стол, однако этого недостаточно, также необходимы устройства для зажима обрабатываемой детали, то есть различные типы струбцин. Именно о них более подробно вы узнаете из нашей статьи.
  • Струбцины для сварки труб: как выбрать наиболее подходящие

    Струбцины для сварки труб: как выбрать наиболее подходящие

    Если вы с кем-нибудь заведете разговор об электрической или газовой сварке, то большинство собеседников легко представят себе основное оборудование, применяемое в этих техпроцессах. Сразу же вспоминается аппарат с проводами и электроды, покрытые флюсом, либо газовые баллоны, горелка и припой. Все помнят маску или очки, предохраняющие лицо сварщика. Но мало кто из непрофессионалов знает, что большая часть подобных работ не обходится без специальных технологических приспособлений. К ним относятся различные зажимы, тиски и струбцины для сварки труб. Их задача заключается в том, чтобы ускорить и упростить работу сварщика, сделать ее более качественной.
  • Сварочная оснастка: разбираемся в типах оборудования и требованиях к проектированию

    Сварочная оснастка: разбираемся в типах оборудования и требованиях к проектированию

    Сегодня существует немало разнообразных устройств, упрощающих сварочные работы. На серийных и массовых производствах используется профессиональное механизированное и автоматизированное оборудование (оно может включать транспортные устройства, механизмы для укладки и кантовки изделий, технологические сборочные приспособления, пр.). При проведении сварки дома обычно используют ручные сварочные приспособления универсального действия. Далее вы узнаете, какой может быть сварочная оснастка, каким требованиям она должна соответствовать.
  • Оптимальные размеры сварочного стола и его функциональные характеристики

    Оптимальные размеры сварочного стола и его функциональные характеристики

    Что является первостепенным в работе любого сварщика? Конечно же, правильная организация рабочего пространства. Только в том случае, когда место оснащено всем необходимым, можно рассчитывать на красивый прочный шов. Часто перед сваркой детали располагают, где придется, иногда даже на полу. И это совершенно неправильно. Чтобы работа была безопасной, а фиксация надежной, нужно обратить внимание на размеры сварочного стола, его качество и функциональность.
  • Производство металлических стеллажей: для гаража, склада, торговых помещений

    Производство металлических стеллажей: для гаража, склада, торговых помещений

    Поскольку вес продукции и товаров, хранимых на стеллажах, может быть большим, сами конструкции должны выдерживать весьма значительные нагрузки. Такие системы хранения подходят как для частных гаражей, выставок, так и для складов. В статье поговорим о том, что представляет собой производство металлических стеллажей, а также расскажем, как их выбирать.
  • Металлический шкаф для архива: удобно и надежно!

    Металлический шкаф для архива: удобно и надежно!

    Помимо обычной офисной мебели, в помещениях современных предприятий, фирм и агентств вы непременно обнаружите металлический шкаф для архива. Это не совсем привычный предмет интерьера, и украшением пространства его тоже можно назвать с трудом. Однако изделие исправно выполняет свою функцию, и заменить его в этом не может никакая другая мебель. В наши дни такие шкафы представлены на рынке в большом ассортименте. Можно найти как самый бюджетный вариант, так и элитный. При этом необязательно приобретать готовую конструкцию, поскольку многие фирмы предлагают выполнить изделия на заказ по эскизам и с учетом всех пожеланий. Так что собой представляет металлический шкаф для архива? Подробнее вы сможете узнать об этом в нашей статье.
  • Металлические опоры для столов как гарантия его высокой устойчивости

    Металлические опоры для столов как гарантия его высокой устойчивости

    Сварочный стол позволяет производить практически все виды работ, сопряженные со сваркой металла. Однако не стоит считать, что это просто поверхность для различных манипуляций. От качества конструкции зависит удобство и безопасность мастера, поэтому такое изделие должно быть очень устойчивым. Это свойство обеспечивают металлические опоры для столов. Об их особенностях вы узнаете из нашей статьи.
  • Металлические закладные детали: как правильно выбрать подходящие

    Металлические закладные детали: как правильно выбрать подходящие

    Для армирования бетона – материала, наиболее часто используемого в строительстве, – используется стальная арматура, повышающая его прочностные характеристики. Не имеет значения, будет ли возводимый объект монолитным или сборным, нельзя недооценивать значение, которое для него имеют металлические закладные детали.

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Добавить файл