Лазерный раскрой металла: особенности технологии

Лазерный раскрой металла

 

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Что лежит в основе лазерного раскроя металла
  • Какими преимуществами обладает технология лазерного раскроя металла
  • Какие виды лазерного раскроя металла используются на современных производствах
  • Какие станки выполняют лазерный раскрой металла

Лазерная резка – это современная технология, используемая для резки и обработки различных материалов (в основном, металлов). Основное ее преимущество в том, что с помощью лазерного раскроя возможно получение деталей сложного контура. В нашей статье вы узнаете о том, что представляет собой лазерный раскрой металла, каковы особенности применения данной технологии и как ее использовать максимально эффективно.

На каких принципах основан лазерный раскрой металла

Независимо от того, какой металл используется, его раскрой – это заготовительный процесс, во время которого формируются будущие элементы различных металлических конструкций. Машиностроительные заводы, различные производственные комплексы всегда имеют заготовительные цехи, снабженные специальным техническим оборудованием для раскроя материалов. В зависимости от того, какое оборудование или инструмент используется, формируется либо заготовка, либо готовая металлическая деталь.

 

Значение термина «раскрой метала» можно определить как расположение заготовок на металлическом листе для последующей обработки. Форму обычно берут прямоугольную, но работать можно также и с любой другой. Для процесса раскроя металла в зависимости от используемой технологии характерно появление возвратных и безвозвратных отходов.

Лазер по праву считается одним из самых ярких и наиболее значимых открытий прошлого века. Изобретен он был еще в 1960 году и работал на рубине в инфракрасном диапазоне. Лазер стал прорывом, позволившим человеку «приручить» свет и использовать его в своих интересах.

Прикладная квантовая наука стремительно развивалась. Пройдя путь от постепенного усиления изначальных систем накачки и модернизации оптических резонаторов, ей удалось получить сильнейший, управляемый луч. Находились новые активные среды, проходили испытания и начинали использоваться на практике химические и полупроводниковые лазеры, модели на красителях и на свободных электронах.

Раскрой металла лазером давно начали внедрять в машиностроении. Первыми лазерный раскрой освоили судоверфи, предприятия авиационной и автомобильной промышленности, стремившиеся использовать ведущие технологии с тем, чтобы увеличить производительность труда. В условиях возрастающей конкуренции появлялись все более совершенные обрабатывающие центры, стремящиеся сделать производственные процессы наиболее эффективными.

Слово «лазер» – это аббревиатура, пришедшая к нам с английского «light amplification by stimulated emission of radiation», что переводится как «усиление света посредством вынужденного излучения». Проще говоря, это излучение, вызываемое атакой фотонов на активную среду, усиливающееся из-за ответной реакции. Поток света, проходя сквозь зеркала и оптические призмы, формируется в целенаправленный луч импульсной или непрерывной модуляции.

Активатор, используемый в работе, а также сложность резонирующей системы влияют на силу и интенсивность лазерного луча. Активной средой могут служить вещества в разных фазовых состояниях (жидком, твердом, газообразном или плазменном). Важно, чтобы активное вещество было восприимчиво к возбуждению и могло отдавать свободные кванты-фотоны.

Существует несколько методов накачки первичных световых атомов. Могут использоваться сфокусированное излучение солнца, особые лампы, иные лазерные установки, а также воздействие электричеством или химические процессы. С целью усиления мощности потока устанавливают атакующие каскады в несколько уровней. Резонаторами служат сферические и плоскопараллельные зеркала и их сочетания.

 

Критерий, по которому оценивают качество прибора, – способность устойчиво сохранять световой луч и точно его фокусировать.

Лазерная резка металла, раскрой иных материалов базируются на термическом воздействии лазера на материю. При разрезе металла происходит следующий процесс: вначале металл накаляется до температуры плавления, затем – кипения, после чего начинается его испарение. Это очень энергозатратный процесс, по этой причине раскрой испарением используется только при обработке тонких металлических листов.

Лазерный раскрой толстого металлического листа осуществляется при температуре плавления. Для оптимизации данной процедуры на участок резки подают газ (например, кислород, гелий, аргон или азот). Его цель – устранять из участка, на котором происходит раскрой, расплавленный металл и продукты его сгорания, обеспечить горение металла и охлаждение примыкающей зоны. Хорошо зарекомендовал себя в этом кислород. Он сокращает время работы и увеличивает глубину раскроя.

Преимущества лазерного раскроя листового металла

Плюсы лазерного раскроя листового металла:

    • Доступные цены на услуги раскроя металла лазером.
    • Возможность осуществить раскрой самых плотных видов металла.
    • При достаточно высокой производительности работы качество раскроя не страдает в силу того, что лазерный луч отличается большой плотностью и силой излучения.
    • Высокая скорость проведения работ по раскрою металлических листов.
    • Отсутствие механического контакта с разрезаемой поверхностью, вследствие чего возможен качественный раскрой тончайших металлических листов.
    • Возможность осуществить раскрой контуров любых форм.

 

  • Экономичный расход сырья благодаря тому, что заготовочные детали максимально плотно располагаются на листе металла. Следовательно, себестоимость получившегося изделия заметно снижается.
  • Раскроенные лазером детали не нужно ничем дополнительно обрабатывать.
  • Легкая управляемость лазерным излучением, благодаря чему возможно осуществлять раскрой контуров самых сложных форм.
  • Линия реза практически «ювелирная» (0,07–0,1 мм).
  • Возможность раскроя металлов различной толщины. Алюминий – от 0,2 до 20 мм, сталь – от 0,2 до 30 мм, латунь и медь – от 0,2 до 15 мм.

Минусами лазерного раскроя можно считать высокое потребление электроэнергии и дороговизну оборудования.

Виды лазерного раскроя металла на производствах

Лазерные установки имеют три составные части:

  • Активная (или рабочая) среда – является источником лазерного излучения.
  • Система накачки (источник энергии) – запускает процесс излучения.
  • Оптический резонатор – совокупность зеркал, увеличивающих мощность излучения.

 

По типу активной среды выделяют три разновидности лазеров:

  • Твердотельные.

Ключевым элементом служит осветительная камера, в которой расположен источник световой энергии (лампа-вспышка, генерирующая мощные импульсы света) и твердое рабочее тело (стержень, выполненный из рубина, оксида алюминия, алюмоиттриевого граната (АИГ) или других материалов). Вокруг рабочего тела закрепляются два зеркала, одно из которых является отражающим, а другое полупрозрачным. Излучение, неоднократно отражаясь в них, усиливается к моменту выхода из рабочего тела через полупрозрачное зеркало.

Бесплатная консультация

Волоконные лазерные устройства также относят к твердотельному типу лазеров. Мощность светового луча в таких устройствах возрастает в стекловолокне. Источником энергии в этом случае является полупроводниковый лазер.

 

Рассмотрим процесс работы лазерной установки подробнее на примере лазера, рабочее тело которого представляет собой стержень из лазерного кристалла – алюмоиттриевого граната, легированного неодимом. Ключевыми элементами являются ионы АИГ, поглощающие световые импульсы газоразрядной лампы-вспышки и активизирующиеся. В результате у ионов вырабатывается излишняя энергия, которую они выделяют в виде фотона, представляющим собой электромагнитное излучение или свет.

Из-за фотона иные возбужденные ионы возвращаются в исходное состояние. В результате процесс приобретает «лавинный» характер. Зеркала контролируют направление лазерного луча. Постоянно отражая фотоны, они возвращают их в рабочее тело. Это способствует появлению новых фотонов и усилению мощности светового луча. Излучение в этом случае имеет малую расходимость пучка лазерного луча и высокую кумуляцию энергии.

  • Газовые.

Рабочее тело в данных видах лазера представляет собой диоксид углерода либо его соединение с азотом и гелием. Сначала осуществляется прокачка газа с использованием газоразрядной трубки, затем его приводят в возбужденное состояние при помощи электрических разрядов. Как и в случае с твердотельными лазерами, излучение усиливают двумя зеркалами. Данные типы станков различаются конструкцией: они бывают с продольной, поперечной или щелевой прокачкой.

  • Газодинамические.

Данные лазеры для раскроя материалов обладают максимальной мощностью. В качестве рабочего тела также служит диоксид углерода, нагретый до температуры от +726 до +2726 °С (или от 1000 до 3000 °К). Он приводится в возбуждение вспомогательным маломощным лазером. Прокачка углекислого газа осуществляется со сверхзвуковой скоростью через специальный газовый канал – сопло Лаваля, вещество стремительно увеличивается в объеме и остывает. В итоге возбужденные атомы возвращаются в обыкновенное состояние, а диоксид углерода превращается в источник лазерного излучения.

Не только металл, но также резина, фанера, искусственный камень, полипропилен и стекло могут быть подвергнуты лазерной обработке. Раскрой лазером часто используется при производстве составных частей разнообразных приборов, электро- и сельскохозяйственной техники, а также в судо- и автомобилестроении. Лазерный раскрой широко применяется и при изготовлении жетонов, различных указателей, всевозможных трафаретов и табличек, декоративных элементов для украшения интерьера и во многих других сферах.

 

От вида материала, который необходимо раскроить, зависит тип используемого устройства. Для того чтобы осуществить раскрой или сварку металла, стекла, пластика, резины или выполнить на них гравировку, используется лазер на углекислом газе.

Твердотельный волоконный лазер подходит для раскроя листов из латуни, меди, серебра или алюминия. Данным типом лазера не осуществляется раскрой неметаллических материалов.

Какие параметры нужно учитывать при лазерном раскрое металлов

На скорость раскроя влияет не только мощность самого лазера и толщина металла, но и теплопроводность материала. Чем она ниже, тем менее интенсивно из участка резки высвобождается тепло, следовательно, вся процедура становится менее энергозатратной.

 

Например, лазер со средней мощностью 600 Вт без труда осуществит раскрой черных металлов или титана. Однако раскрой медных или алюминиевых листов представляет сложности, так как теплопроводность данных металлов на порядок выше. В таблице приведены средние показатели, учитываемые при раскрое различных металлов:

  Малоуглеродистая сталь

Инструментальная сталь

Нержавеющая

сталь



Титан
Толщина, мм 1,0 1,2 2,2 3,0 1,0 1,3 2,5 3,2 0,6 1,0
Мощность лазера, Вт 100 400 850 400 100 400 400 400 250 600
Скорость резания, м/мин 1,6 4,6 1,8 1,7 0,94 4,6 1,27 1,15 0,2 1,5

 Рекомендации к лазерному раскрою металла:

  • Не следует осуществлять раскрой металлов, имеющих следы коррозии или ржавчины. Иначе пострадает качество реза – он будет сильно отличаться от четких контуров, получаемых при раскрое качественного металла.
  • Поверхность металлических листов, подвергаемых раскрою, не должна иметь существенные неровности.
  • Важно правильно раскладывать заготовочные детали на листе. Они не должны располагаться ближе, чем на 5–10 мм друг от друга. Следует отступать также и от края листа не менее чем на 1 см.
  • Деталь получится внешне лучше, если использовать листы с закругленными уголками. В этом случае при раскрое станок не будет сбрасывать скорость режущей головки.
  • Цена лазерного раскроя металла зависит также и от количества контуров. Каждый контур требует временных затрат, так как, чтобы раскроить его, станок выполняет врезание в металлический лист рядом с линией. Следовательно, чем больше контуров у будущего изделия, тем оно дороже по стоимости.

На что способны современные станки лазерного раскроя металла

Развитие станочного оборудования для раскроя металлов не стоит на месте. Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент различных станков для лазерного раскроя металлических листов.

Механические резаки с низкой производительностью, создающие при работе много шума, успешно заменяются инновационными многокоординатными устройствами. Мощность аппарата зависит от его экономического обоснования и специфических особенностей производства.

 

Новейшие высокоточные лазерные устройства с числовым программным управлением предоставляют возможность осуществлять раскрой материалов с точностью до 0,005 мм. При этом осуществим раскрой поверхностей площадью несколько квадратных метров. Неоспоримый плюс прецизионных станков еще и в том, что они способны работать в автоматическом режиме, то есть человеческий фактор практически сводится к нулю. Геометрические параметры детали заносятся в блок команд, который управляет аппаратом и рабочим столом.

Фокус также настраивается автоматически и подбирается оптимальное расстояние для лучшего раскроя. Особые теплообменники контролируют нагрев лазерного устройства и выдают показатели текущего состояния аппарата. Инструмент оснащен клапанными механизмами, позволяющими подключать дополнительное газовое оборудование, которое подает вспомогательные газы в процессе работы. Встроены и дымоулавливающие системы, включаемые непосредственно в момент раскроя и оптимизирующие издержки на вытяжную вентиляцию. Зона обработки снабжена экраном для обеспечения безопасности труда оператора.

Лазерный раскрой металла сегодня – это автоматизированный процесс. При работе на станке с числовым программным управлением оператор лишь вводит необходимые данные и получает на выходе нужную деталь. Эффективность производственного процесса зависит как от характеристик станочного аппарата, так и от профессионализма работника, вводящего программный код.

Таким образом, станочная индустрия вписывается в стратегию развития роботизированного производства, цель которого – осуществлять производственные процессы без участия человека. Сейчас для раскроя металлов выпускаются разнообразные лазерные аппараты, как универсальные, так и специализированные. Цена на универсальные станки для раскроя существенно выше в силу того, что с их помощью можно выполнять несколько операций одновременно и изготавливать элементы более сложных форм. Проблем с ассортиментом станков для раскроя металлов для заинтересованных покупателей на рынке сегодня нет.

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