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.

  • Дуговая сварка изделий: способы, преимущества и недостатки

    Дуговая сварка изделий: способы, преимущества и недостатки

    Дуговая сварка изделий – наиболее распространенный способ, применяемый в промышленных масштабах, в небольших производственных цехах и в домашних условиях. Отличается более простыми требованиями к оборудованию и расходным материалам, при этом обеспечивает высокое качество полученного изделия. Существуют различные виды дуговой сварки (от ручной и полуавтоматической до полностью автоматизированных систем) и степень автоматизации рабочего процесса. Какими преимуществами и недостатками обладает дуговая сварка и как правильно подготовить обрабатываемую деталь, вы узнаете из нашего материала.
  • Как нарастить трубу без сварки: обзор наиболее эффективных методов

    Как нарастить трубу без сварки: обзор наиболее эффективных методов

    В жизни нередко возникают ситуации, когда необходимо нарастить трубу без сварки. Причины: срочность работ, невозможность использования сварочного аппарата или отсутствие необходимых навыков. Как бы то ни было, существуют вполне рабочие способы, позволяющие обеспечить качественное и долговечное соединение металлических труб из разных материалов. Одно из преимуществ такой стыковки – отсутствие разрушения места стыка из-за образования коррозии. В нашей статье мы рассмотрим все доступные способы наращивания труб без сварки, а также поговорим, как это осуществить, если необходимо соединить разные материалы.
  • Гибка металлических изделий: виды и преимущества

    Гибка металлических изделий: виды и преимущества

    Гибка металлических изделий является одним из популярных способов, когда необходимо получить деталь с заданными параметрами, но при этом невозможно использовать тиски и физическую силу обычного человека. В данной технологии используются различные станки и приспособления, которые подбираются для заготовки. Сам способ гибки зависит от того, какой формы должно быть изделие, а также от исходного типа заготовки. В нашей статье мы расскажем об основных технологиях, разберем причины появления возможных дефектов и приведем методы расчета необходимого усилия для гибки.
  • Способы маркировки металлических изделий: основные и вспомогательные варианты

    Способы маркировки металлических изделий: основные и вспомогательные варианты

    Способы маркировки металлических изделий призваны не только оснастить продукцию необходимой информацией согласно законодательству, но и облегчить сам процесс производства. Различить на глаз один сорт металла от другого практически невозможно. К тому же становится легче вести учет выпущенной продукции, отслеживать партии и работать с заказчиками. Существует довольно много методов промаркировать металл, выбор которых зависит от самого материала и способа производства, а также условий хранения и эксплуатации. В нашей статье мы расскажем, как осуществляется процесс маркировки, какие используются технологии и каковы его основные задачи.
  • Способы защиты металлических изделий от коррозии: разбираемся в причинах, устраняем последствия

    Способы защиты металлических изделий от коррозии: разбираемся в причинах, устраняем последствия

    Способы защиты металлических изделий от коррозии призваны обеспечить стойкость данных элементов в зависимости от среды использования и интенсивности негативных факторов. Очевидно, что для слабоагрессивных сред вполне подойдут более простые методы защиты, а для сильноагрессивных – наиболее технологичные. При этом не стоит недооценивать проблему коррозии. Данное явление представляет собой значимую проблему, так как из-за коррозионных разрушений примерно одной десятой доли от общего производства металла идет на устранение последствий. В нашей статье мы расскажем, какими методами можно защитить металл от ржавчины и разберем виды и причины ее появления.
  • Металлические ограждения: разновидности, рекомендации по выбору

    Металлические ограждения: разновидности, рекомендации по выбору

    Металлические ограждения универсальны, они применяются не только для отделения территории, но и в качестве оградительных конструкций на балконах и лестницах. Существуют разные виды. Одни ограждения из металла рассчитаны на бюджетные решения, другие – на максимальную безопасность территории, третьи являются декоративными. Объединяет все типы оград практичность, долговечность, сравнительно небольшая стоимость (если речь не идет о кованых заборах). О том, какой вид металлического ограждения лучше выбрать для загородного дома или дачи, чем огородить балкон или лестничный пролет, читайте в нашем материале.
  • Ангары из металлоконструкций: виды, этапы производства

    Ангары из металлоконструкций: виды, этапы производства

    Быстровозводимые ангары из металлоконструкций нашли свое применение в разных сферах. Их используют в качестве складов, промышленных цехов, торговых залов, авторемонтных зон, в сельскохозяйственных целях. Объясняется такая популярность низкой стоимостью и высокой скоростью возведения. Такие металлоконструкции сочетают в себе практичность, прочность, мобильность, могут размещаться на территориях со сложными почвами, не требуют работ капитального строительства. О том, какие бывают виды ангаров из металлоконструкций, а также об этапах их производства читайте в нашем материале.
  • Изготовление металлокаркасов: секрет популярности технологии

    Изготовление металлокаркасов: секрет популярности технологии

    Изготовление металлокаркасов сегодня более чем востребовано. Данные конструкции обладают многими неоспоримыми достоинствами и с успехом применяются в строительстве. С их помощью давно уже возводят не только жилые здания, но и достаточно сложные промышленные сооружения. Разумеется, чтобы преимущества технологии могли использоваться на все сто процентов, к процессу изготовления металлических каркасов предъявляются жесткие требования. И проводить такие работы могут только высококвалифицированные специалисты, причем соблюдая определенную последовательность действий.
  • Дефекты лазерной резки металла: как предотвратить их появление

    Дефекты лазерной резки металла: как предотвратить их появление

    Возможны ли дефекты при лазерной резке металла? Как ни печально, но такое случается, несмотря на то, что данная технология признана на сегодняшний день одной из самых продвинутых в мире. С другой стороны, совершенства не бывает в принципе, к нему можно лишь вплотную приблизиться. И процесс обработки металлов лазером это без проблем позволяет. А любые возможные дефекты можно предотвратить при наличии определенных знаний у мастера. Опытным специалистам вполне под силу сделать так, чтобы работа была выполнена в высшей степени профессионально и в точно назначенный срок.

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Заказать звонок

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Акция