Виды лазерной резки: технология и оборудование
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса(ов))

Виды лазерной резки

Виды лазерной резки

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Какие бывают виды лазерной резки
  • Какие станки используют для лазерной резки
  • Какова технология лазерной резки

Лазерная резка является довольно популярным способом обработки листовых материалов. Специфические свойства лазерного луча и других вспомогательных элементов позволяют осуществлять раскрой металлических полотен, получая детали с самым замысловатым контуром, который не требует дальнейшей механической обработки. Сегодня мы поговорим о том, какие бывают виды лазерной резки и какое оборудование лучше при этом использовать.

 

Виды лазерной резки

Выбор вида лазерной резки напрямую зависит от типа материала. Исходя из структурных особенностей исходного полотна, выбирается интенсивность излучения, оптимальное давление и наиболее подходящий состав режущего газа.

1. Лазерно-кислородная резка.

Данный вид лазерной резки металла предполагает использование кислорода в качестве режущего газа. Соприкасаясь с раскаленным металлом, О2 образует экзотермическую реакцию окисления. Стоит отметить, что формирующиеся окислы выдуваются тем же кислородным потоком.

Ширина реза в рассматриваемом случае определяется диаметром сфокусированного луча и скоростью проведения работ. Обратите внимание, что диаметр луча меньше, чем диаметр потока кислорода (примерно на 1-2 мм). С уменьшением толщины исходного материала и увеличением рабочей скорости ширина реза уменьшается. Наименьшее значение данного показателя – чуть меньше 100 мкм. Чем тоньше металлический лист, тем больше давление в струе кислорода.

Виды лазерной резки

При работе с тонким листом металла давление составляет 3-4 атмосферы, а при резке исходника толщиной более 25 мм – примерно 0,3 мм. Щель между срезом сопла, который образует кислородный поток, также определяется толщиной исходного материала – от 0,5 мм при резке тонкого листа и до 3 мм при резке листа толщиной 25–30 мм.

Максимальная толщина листа при лазерно-кислородной резке составляет 30 мм (с условием мощности лазера в 6 кВт). При обработке такого материла рабочая скорость падает до своего нижнего предела и приравнивается 0,5 м/мин. Если скорость лазерной резки снизится еще больше, результат работы навряд ли получится удовлетворительным.

2. Кислородная резка с поддержкой лазерным лучом (LASOX).

Рассматриваемый вид лазерной резки снискал особую популярность среди современных мастеров. Суть данного способа состоит в том, что лазерный луч нагревает поверхность материала (примерно до +1 000 °C), после чего на нее воздействует сверхзвуковой кислородный поток. Применение такой технологии особенно актуально при работе с листами большой толщины.

Сверхзвуковая струя образуется под давлением кислорода, величина которого должна находиться в пределах от 6 до 10 атмосфер. Ширина реза получается равна диаметру кислородной струи (от 3 мм и выше). Зазор между срезом сопла и поверхностью листа должен составлять примерно 7 мм. При этом скорость работы обычно не превышает 0,2 м/мин. Эта цифра, конечно, на порядок меньше возможной скорости работы при обычной лазерно-кислородной резке, однако лазерный луч LASOX позволяет обрабатывать материал толщиной в 100 мм (при мощности лазера в 6 кВт).

3. Лазерная резка в инертном газе.

Применение рассматриваемого вида лазерной резки актуально для случаев, когда необходимо избежать окисления кромок металла (при работе с нержавеющей сталью, титаном и сплавами алюминия). В данной технологии отсутствует дополнительный источник нагрева, что значительно снижает эффективность обработки металла.

Лазерная резка в инертном газе

При использовании инертного газа (азота или аргона) скорость резки металлического полотна получается относительно низкой. Показатель давления режущего газа должен быть высоким – от 10 атмосфер. Диаметр сопла зависит от ширины обрабатываемого листа. Это оказывает существенное влияние на расход газа и на порядок увеличивает итоговую стоимость работ.

4. Лазерное термораскалывание стекла.

Данный вид обработки предназначен для резки хрупких материалов. При использовании технологии материал неравномерно нагревается лазерным лучом, а затем охлаждается газовым потоком. Такая последовательность действий провоцирует возникновение трещины. Возможность перемещения лазерного луча по поверхности материала позволяет варьировать направление трещины, благодаря чему линия резки получается достаточно гладкой.

5. Лазерная испарительная резка.

Сублимационная резка используется в основном в тех случаях, когда на материал подложки нужно воздействовать с особой осторожностью. Обратите внимание, что здесь мы говорим об очень большой интенсивности лазерного излучения. Длина волны излучения лазеров данного вида обычно меньше одного микрометра (это твердотельные, эксимерные лазеры и лазеры на парах металлов).

Подведем небольшой итог: наиболее популярным видом является лазерно-кислородная резка, позволяющая решать большую часть стандартных производственных задач.

Технология лазерной резки

Деформировать поверхность при помощи лазера можно на участке практически любых размеров, поскольку луч довольно быстро концентрирует необходимую для разрушения материала плотность энергии. Так, для резки металлического листа плотность лазерного луча составляет 108 Вт/см2.

Добиться такого результата позволяют следующие свойства лазерного луча:

  • монохроматичность: по сравнению с обычным светом, лазерный луч характеризуется постоянной частотой и длиной волны, что существенно упрощает его концентрацию в нужной точке при помощи несложной системы оптических линз;
  • направленность: возможность сконцентрировать луч на относительно небольшой площади материала (так, направленность прожекторного луча в несколько тысяч раз ниже лазерного);
  • когерентность: лучевая мощность сильно увеличивается за счет резонанса, обусловленного когерентными колебаниями множества волновых процессов, абсолютно согласованно протекающих во времени.

Возможность разделения плотной поверхности при помощи лазерного луча обуславливается его специфическими характеристиками, которые имеют отношение к распространению за счет теплопроводности энергии по объему поверхности, отражению и поглощению излучения, а также некоторыми другими качественными свойствами.

Свойства лазерного луча

В пределах площади воздействия лазера обрабатываемое изделие нагревается до температуры плавления. Спустя некоторое время материал расплавляется еще больше, т. е. процесс плавления мигрирует вглубь металла. Если продолжать нагревать материал при помощи лазерного луча, расплавившийся металл начнет кипеть и испаряться.

Таким образом, свойства лазерного луча позволяют выполнять резку металла двумя методами:

  • испарением;
  • плавлением.

Использование первого метода возможно только при повышенных энергетических затратах, что не всегда оправдано с экономической точки зрения. Да и осуществить резку толстого горячекатаного листа путем испарения достаточно сложно, поэтому данный метод больше подходит для обработки тонких стальных листов.

В большинстве случаев резку металлических листов осуществляют при помощи плавления. В целях уменьшения энергетических затрат, увеличения скорости резки и возможной плотности материала, в зону реза нередко вдувают вспомогательный газовый состав (инертный газ, кислород, азот или воздух). При таком сочетании речь идет уже о газолазерной технологии.

Отметим, что вспомогательный газовый состав (кислород), выполняет сразу несколько очень важных функций:

  • помогает металлу окислиться и уменьшить его отражающую способность;
  • повышает эффективность воздействия лазерного луча, поскольку в кислородной струе металл горит быстрее;
  • помогает избавиться от продуктов горения металла путем их сдувания, что облегчает поступление газа к области реакции горения.

Резка лазерным лучом является наиболее предпочтительным вариантом воздействия на металлическую поверхность по сравнению с другими видами выполнения подобной операции:

  • Возможно деление на части как листов небольшой толщины от 0,2 мм (например, из меди), так и высокопрочных изделий до 50 мм (например, листов из нержавеющей стали).
  • Оборудование для резки лазером не имеет механического контакта с обрабатываемым материалом, что позволяет работать с быстро деформирующимися и очень хрупкими поверхностями.
  • Чтобы разделить на части нужное изделие, нужно лишь создать в специальной программе соответствующий чертеж, а затем отправить его на блок управления лазерного оборудования. Использование компьютеризированной техники гарантирует максимально высокую точность исполнения задач (до 0,1 мм).
  • Лазерный луч позволяет разрезать тонкие стальные листы на большой скорости, а также обрабатывать изделия из твердых сплавов.
  • Лазерная резка не требует использования форм для литья металлов и дорогостоящих пресс-форм для изготовления небольших партий продукции.
  • Высокая скорость реза, отличная производительность и минимальный расход материала в процессе обработки позволяют снизить себестоимость рассматриваемого вида резки (после применения лазера края изделий не требуют дополнительной обработки).

Плюс ко всему, лазерные установки являются универсальными, что позволяет изготавливать изделия практически любой сложности.

Стоит отметить, что лазерная резка имеет не только достоинства, но и некоторые недостатки:

  • себестоимость одной детали, изготовленной при помощи лазера, выше аналогичного изделия, изготовленного посредством штамповки (при условии, что себестоимость последней не учитывает затраты на подготовку штампа);
  • лазер может обрабатывать металлические изделия ограниченной толщины.

Виды оборудования для лазерной резки

Существует несколько видов станков для лазерной резки.

1. Газовые установки.

Прокачка газа в таких установках может осуществляться продольным или поперечным способом. Действие лазера в станках данного вида основано на возбуждении атомов газа под действием электрического разряда, вследствие чего частицы начинают излучать монохроматический свет. Наиболее популярными сегодня являются щелевидные установки, функционирующие на углекислом газе. Они имеют небольшие габариты, высокую мощность и отличаются простотой применения.

Виды оборудования для лазерной резки

2. Установки твердотельного типа.

Оборудование рассматриваемого вида имеет два основных элемента: лампу накачки и рабочее тело, в качестве которого обычно используется стержень из искусственного рубина с неодимом иттриевого граната в составе. При помощи лампы накачки рабочее тело получает необходимое излучение. Большая часть оборудования твердотельного вида функционирует в импульсном режиме, но есть и модели, которые работают непрерывно.

3. Газодинамические установки.

Рабочий газ в таком оборудовании предварительно нагревается до +2 000…+3 000 °C, а затем на высокой скорости пропускается через специальное сопло и охлаждается. Газодинамические установки имеют очень высокую стоимость, что ограничивает их повсеместное использование.

Стоит отметить, что любая установка для лазерной резки, независимо от ее вида, состоит из следующих базовых элементов:

  • системы, при помощи которой осуществляется образование и передача газа и излучения (ее составными частями являются: сопло, устройство для подачи газа, поворотные зеркала, оптические элементы и т. д.);
  • излучателя с зеркалами резонатора, содержащего активную среду, устройства для накачки и обеспечения модуляции (если она необходима);
  • системы управления и контроля над всеми рабочими процессами;
  • узла, благодаря которому возможно изменение положения обрабатываемой детали и направления лазерного луча.

Почему следует обращаться именно 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 ими 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.

  • Сварные гаражные ворота: преимущества и недостатки

    Сварные гаражные ворота: преимущества и недостатки

    Сварные гаражные ворота сегодня пользуются особой популярностью, несмотря на то, что на рынке есть масса готовых вариантов. Многие люди стремятся сэкономить, поэтому задаются вопросом о том, как сварить хорошие ворота самостоятельно. Если правильно выбрать материал, не пренебрегать проектировкой и ответственно подойти к процессу сварки, можно самостоятельно изготовить качественную конструкцию. Однако сделать всю работу самостоятельно будет достаточно трудно, поэтому желательно попросить помощи у друга.
  • Сварной профильный забор: преимущества конструкции

    Сварной профильный забор: преимущества конструкции

    Установка сварного профильного забора – часто наилучшее решение, особенно для собственников загородных домов. Он прочен, надежен и весьма практичен, а главное – не слишком дорог, что для многих является определяющим фактором. Однако правильно выбрать конструкцию не так-то просто. Для этого как минимум нужно знать, что она собой представляет, чтобы изготовить ее собственными руками или сделать заказ у профессионалов. Иначе можно переплатить или получить вовсе не то, что хотелось.
  • Правильная сварка труб: пошаговый алгоритм и техника безопасности

    Правильная сварка труб: пошаговый алгоритм и техника безопасности

    Правильная сварка труб – это настоящее искусство, которое позволяет создать долговечный водопровод. Зачастую в домашнем хозяйстве применяются недорогие и легкие пластиковые трубы или удобные в монтаже профиля. Однако эти варианты не всегда целесообразны. Чтобы водопровод служил долго, важно правильно организовать весь процесс работы: начиная от выбора электрода и заканчивая технологией сварки.
  • Недостатки газовой сварки: фактические и условные

    Недостатки газовой сварки: фактические и условные

    Недостатки газовой сварки весьма условны, хотя, несомненно, они есть. Это ограничение по толщине свариваемых деталей, большая зона нагрева, громоздкость и опасность применяемого оборудования. Но некоторые виды работ с металлом подразумевают применение именно газовой сварки, и от этого никуда не деться. Там, где она действительно необходима, преимущества перевешивают любые недостатки. К тому же, есть способы нивелировать минусы и улучшить качество сварного шва. Подробнее о газовой сварке в нашем материале.
  • Сварка с подогревом металла: особенности процесса

    Сварка с подогревом металла: особенности процесса

    Сварка с подогревом металла имеет свои преимущества. Среди специалистов нагрев шва в околошовной зоне называется просто – предварительный нагрев. Чаще всего такой подход имеет место при изготовлении печей, резистивных нагревательных элементов, горелок и высокочастотных нагревательных элементов. Благодаря такому нагреву можно избежать появления холодных трещин на металле. Кроме того, он препятствует чрезмерному повышению твердости. Для изготовления действительно качественного изделия необходимо знать особенности такого типа сварки. Подробнее об этом поговорим ниже.
  • Сварка емкостей из металла: основные способы

    Сварка емкостей из металла: основные способы

    Сварка емкостей из металла сегодня крайне востребована. Такие конструкции используются для хранения и перевозки воды и технических жидкостей, нефти и сжиженного газа, разнообразных сыпучих веществ. Изделия могут отличаться по объему и массе, диаметру и высоте. Однако в связи с тем, что некоторые емкости предназначены для хранения опасных веществ, технология изготовления – в том числе и сварка – подобных конструкций должна соответствовать определенным требованиям. И все заказчики, а тем более производители обязаны это хорошо понимать.
  • Конструкционная сталь: особенности, классификация, сферы применения

    Конструкционная сталь: особенности, классификация, сферы применения

    Конструкционная сталь пользуется сегодня огромным спросом. Она незаменима при изготовлении промышленных механизмов и возведении строительных конструкций, так как обладает высокой прочностью, пластичностью и сопротивляемостью к разрушению. Используется данный материал и в других сферах человеческой деятельности. К примеру, из него производят детали для разного рода станков, горячекатаный рядовой прокат, пружины, рессоры, мелкие крепежные элементы и много чего еще. Однако при выборе конструкционной стали следует иметь в виду, что она бывает разных видов, у каждого из которых свои физические и химические характеристики.
  • Сварка без подогрева: типы и особенности технологий

    Сварка без подогрева: типы и особенности технологий

    Сварка без подогрева иначе называется холодной. Чаще всего такую технологию применяют для соединения мелких деталей (кронштейнов, рычагов и т. д.). Важно знать о том, что мощность горелки и пламени должна обеспечивать медленное охлаждение в интервале перлитных превращений. В процессе холодной сварки пламя горелки разогревает основной металл в области дефекта и прилегающих к нему зон. На самом деле сам процесс такой технологии практически ничем не отличается от сварки с подогревом металла. Однако тут есть свои нюансы, о которых необходимо знать любому начинающему сварщику.
  • Как сделать сварочный стол удобным и функциональным: проектирование и сборка

    Как сделать сварочный стол удобным и функциональным: проектирование и сборка

    Как сделать сварочный стол, чтобы он был не только прочным, но и максимально функциональным, удобным, отвечал требованиям безопасности? В первую очередь необходимо понять, какие типы сварочных работ вы будете выполнять. Для самых простых операций подойдет базовая конструкция – четыре стойки и столешница. Для более сложных работ нужно будет изготовить поворотный стол. После того как определились с выбором конструкции, приступайте к проектированию. Без подробного чертежа, в котором будут учтены все ваши задумки, рассчитан необходимый материал и инструментарий, ничего путного не выйдет. Подробнее об этапах конструирования и самостоятельного изготовления сварочного стола вы узнаете из нашего материала.

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Заказать звонок

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Акция