Типы лазерной резки: разбираемся в преимуществах и особенностях каждого вида обработки
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса(ов))

Типы лазерной резки

Типы лазерной резки

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Каковы плюсы и минусы лазерной резки
  • Какие бывают типы лазерной резки
  • В каких режимах осуществляется лазерная резка
  • На каком оборудовании производят лазерную резку

Впервые лазер, работающий в инфракрасном диапазоне за счет рубинового стержня, был создан в 1960 году. Прикладная квантовая физическая наука развивалась, изначальные системы накачки усиливались, установки и оптические резонаторы совершенствовались, лазерные лучи становились все более мощными и управляемыми. В этой статье поговорим о том, какие типы лазерной резки существуют на сегодняшний день и какое оборудование используется в процессе обработки металлов.

Плюсы и минусы лазерной резки

По сравнению с прочими технологиями обработки металлов резка лазером обладает рядом неоспоримых преимуществ:

  • При помощи лазерной резки можно обрабатывать металлы различной толщины – медные – от 0,2 до 15 мм, алюминиевые – от 0,2 до 20 мм, стальные – от 0,2 до 20 мм, толщина изделий из нержавеющей стали может достигать 50 мм.
  • Поскольку режущий инструмент не оказывает механического воздействия на разрезаемый металл, лазерная резка подходит для обработки хрупких и легко деформирующихся заготовок.
  • Разные типы обработки лазером подходят для работы с заготовками различной конфигурации, особенно при использовании установок с компьютерным обеспечением. В программу загружается чертеж будущей детали, дальнейшая работа выполняется станком самостоятельно. При этом точность обработки будет очень высокой.
  • Выполнение обработки металлов с высокой скоростью.
  • При необходимости изготовления небольшой партии деталей можно воспользоваться лазерной резкой, не прибегая к литью и штамповке.
  • Благодаря минимальному количеству отходов и чистоте среза, снижается себестоимость деталей, что отражается на их конечной цене
  • Лазерная резка является наиболее универсальной технологией обработки, позволяющей справляться со множеством задач.

Плюсы и минусы лазерной резки

Конечно, у лазерной резки есть и определенные недостатки. В первую очередь, речь идет о большом потреблении энергии, которое делает эту технологию наиболее дорогостоящей. Впрочем, штамповка, в процессе которой также образуется минимум отходов, а результат отличается высокой точностью и качеством готовых изделий, требует изготовления оснастки, значит, лазерная обработка в итоге является более дешевым способом. Вторым недостатком является толщина обрабатываемых заготовок (максимум – 20 мм).

Типы лазерной резки металла

Независимо от типа лазерной резки, установка включает в себя:

  • Источник энергии (систему накачки).
  • Рабочее тело, которое создает излучение.
  • Оптический резонатор (набор специальных зеркал).

Типы лазерной резки различаются в зависимости от вида и мощности применяемого лазера. Лазерные установки могут быть:

  • Твердотельными (мощностью не свыше 6 кВт).
  • Газовыми (мощность которых не превышает 20 кВт).
  • Газодинамическими (их мощность составляет более 100 кВт).

На производстве чаще всего используют твердотельные лазерные установки с импульсным либо непрерывным излучением. Рабочим телом выступает рубин, стекло с добавлением неодима или CaF2 (флюорита кальция). Основное преимущество таких установок заключается в создании мощного импульса за доли секунды.

Типы лазерной резки

Технические и научные цели требуют применения газовых лазеров, в качестве рабочего тела в которых выступает газ – азот, углекислый газ, кислород, гелий. Под воздействием электрического разряда атомы газов возбуждаются, создавая монохроматичный и направленный лазерный луч.

Наиболее мощными являются газодинамические лазеры, в качестве рабочего тела в которых выступает углекислый газ. Максимально нагретый, он проходит через трубку, сильно зауженную посередине. Выходя из трубки СО2 расширяется и охлаждается, создавая энергию, необходимую для резки металла.

При помощи газодинамических лазеров можно обрабатывать любые металлические поверхности. Поскольку расход энергии при этом не слишком велик, возможно размещение заготовок на некотором расстоянии от луча, что никак не сказывается на качестве получаемых деталей.

Типы лазерной резки могут быть:

  • лазерно-кислородными;
  • кислородными с поддержкой лазерным лучом (LASOX).
  • с использованием инертного газа;
  • лазерной испарительной (сублимационной).

Расскажем подробнее о каждом типе лазерной резки.

1. Лазерно-кислородная обработка.

Этот тип лазерной резки предполагает использование в качестве рабочей среды кислорода. Взаимодействие О2 и раскаленного металла приводит к экзотермической реакции окисления. В результате образуются окислы, выдуваемые из зоны обработки кислородной струей.

К особенностям этого типа лазерной резки относится следующее:

  • сфокусированный луч лазера имеет меньший диаметр по сравнению с кислородной струей (диаметр последней около 1-2 мм);
  • на ширину реза, которая может составлять меньше 100 мкм, влияет диаметр луча, толщина заготовки и скорость обработки (чем тоньше лист и выше скорость, тем более узкой получается линия реза);
  • толщина металла влияет на давление в струе (чем она больше, тем меньше будет давление);
  • поскольку луч при лазерно-кислородной резке расширяется, он фокусируется выше, чем обрабатываемая поверхность;
  • толщина заготовки влияет на скорость обработки лазером – чем толще заготовка, тем медленнее она будет разрезаться; резать лазером можно стальные листы толщиной не более 30 мм при минимальной скорости в 0,5-0,6 м/мин.;
  • меньшая скорость реза отрицательно сказывается на качестве готовых деталей (снижение качества выражается в появлении визуальных дефектов, большей ширине разреза);
  • тонколистовые металлы располагают на расстоянии около 0,5 мм от сопла, формирующего луч, и около 3 мм от заготовок, толщина которых достигает 30 мм.

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

Этот тип лазерной резки подходит для заготовок, выполненных из толстолистовой стали. Суть технологии заключается в предварительном нагревании поверхности металла до +1000 °С с последующим направлением на нее сверхзвуковой кислородной струи. Для этого типа обработки характерны ровные и гладкие края заготовок. Глубина реза при этом получается большей, чем при использовании традиционного кислорода.

Кислородная резка с поддержкой лазерным лучом

Для этого типа обработки характерны следующие особенности:

  • сверхзвуковая струя формируется под высоким давлением, достигающим 6–10 атм;
  • луч имеет меньший диаметр по сравнению с пятном на обрабатываемой поверхности;
  • ширина реза совпадает с диаметром луча и чаще всего превышает 3 мм;
  • металл располагается на расстоянии 6–8 мм от сопла установки;
  • этот тип лазерной резки выполняется с меньшей скоростью, обычно составляющей порядка 0,2 м/мин.;
  • использование лазерного оборудования мощностью 6 кВт позволяет разрезать металлы толщиной до 100 мм.

3. Лазерная резка в инертном газе.

Этим типом лазерной резки пользуются при необходимости избежать окисления обработанных металлических кромок. Таким образом режут нержавеющую сталь, алюминий или титан. Поскольку металлические поверхности дополнительно не нагреваются, этот тип обработки менее эффективен, чем названные ранее.

Лазерная резка в инертном газе обладает следующими особенностями:

  • чаще всего рабочей средой является инертный газ азот, для резки титана используют аргон;
  • из-за высокого давления режущего газа (свыше 10 атм) при обработке используются более толстые фокусирующие линзы;
  • капли расплавленного металла из зоны обработки выдуваются сверхзвуковой кислородной струей;
  • фокусировка луча происходит исключительно на нижней поверхности листа;
  • заготовка располагается на расстоянии 0,5–1 мм от сопла установки;
  • этот тип лазерной резки предполагает использование сопла с диаметром до 3 мм;
  • сама обработка выполняется с достаточно низкой скоростью.

4. Лазерная испарительная (сублимационная) резка.

Высокоинтенсивное короткоимпульсное (нано- или пикосекундное) излучение возможно в случае применения этого типа обработки лазером.

Лазерная испарительная (сублимационная) резка

Она обладает следующими особенностями:

  • основная сфера применения – микротехнологии (при необходимости оказания минимального термического воздействия на поверхность материала);
  • этот тип лазерной резки обладает очень низким КПД;
  • короткой волной, длина которой не достигает даже 1 мкм (это относится к твердотельным и эксимерным лазерам, а также установкам, работающим на парах металлов).

Режимы лазерной резки

Эффективность различных типов лазерной резки зависит от множества факторов, включающих скорость обработки, мощность и плотность лазера, фокусное расстояние для объекта обработки, диаметр лазерного луча. Необходимо также учитывать состав излучения, марку и вид материала заготовки. Например, резка низкоуглеродистых сталей выполняется на 30 % быстрее по сравнению с обработкой заготовок из нержавеющей стали.

Использование обычного воздуха практически в два раза снижает скорость резки в сравнении с установками, использующими кислород. Лазерное оборудование, имеющее мощность 1 кВт, способно разрезать алюминий со скоростью около 12 м/с, титан – 9 м/с (актуально для использования кислорода в качестве рабочего газа).

Выбранный режим резки влияет на качество итогового реза – его точность, ширину разреза, ровность и шероховатость образовавшихся кромок, присутствие на них оплавленного металла (грата), глубину разреза. Однако основное значение имеют такие параметры, как скорость обработки и толщина обрабатываемого металла.

Рассмотрим показатели лазерной резки металлов различной толщины, выполненной на установке, использующей кислород, который поступает в зону резки под давлением 0,5 МПа. Мощность оборудования составляет 1 кВт, диаметр луча 0,2 мм.

Толщина заготовки, мм

Оптимальная скорость резки, м/с

Ширина реза, мм

Шероховатость кромок, мкм

Неперпендикулярность, мм

1

10–11

0,1–0,15

10–15

0,04–0,06

3

6–7

0,3–0,35

30–35

0,08–0,12

5

3–4

0,4–0,45

40–50

0,1–0,15

10

0,8–1,15

0,6–0,65

70–80

 

Независимо от типа лазерной резки, конечный результат отличается высокой точностью, определяемой в процентном отношении. На точность влияет такой параметр, как толщина заготовки, кроме того, имеет значение цель дальнейшего использования конечных деталей. При работе с металлическим профилем, толщина которого достигает 10 мм, погрешность варьируется от 0,1 до 0,5 мм.

Типы оборудования для лазерной резки

Современные производители выпускают широкую линейку оборудования, предназначенного для различных типов лазерной резки. Современные многокоординатные аппараты приходят на смену шумным и не слишком производительным механическим станкам. На мощность лазерных установок влияют специфика производства и экономическое обоснование конкретных аппаратов. При помощи новейшего лазерного оборудования с ЧПУ можно выполнять резку различных типов металлов с погрешностью, не превышающей 0,005 мм.

Ряд моделей позволяет выполнять резку заготовок площадью до нескольких квадратных метров. При этом персонал принимает минимальное участие в максимально автоматизированном процессе обработки. Чертежи будущих деталей загружаются в ПО установок, программа управляет и лазерным лучом, и рабочим столом, на котором размещаются будущие детали.

Благодаря системам настройки автофокуса аппаратура выбирает наилучшее расстояние, необходимое для достижения эффективной обработки. Температура оборудования регулируется за счет специальных теплообменников, оператор станка получает контрольные данные, относящиеся к текущему состоянию инструмента. Установки имеют клапанные механизмы, позволяющие подключать газобаллонное оборудование, благодаря которому в рабочую зону подаются вспомогательные газы.

Для оптимизации расходов на вытяжную вентиляцию используется система дымоулавливания, включаемая при обработке. Чтобы обеспечить безопасность персонала, зону реза закрывают специальным защитным кожухом. Современное оборудование позволяет облегчить процесс независимо от типа лазерной резки листовых материалов – достаточно задать установке числовые параметры, чтобы получить на выходе готовые детали.

На производительность установок для различных типов лазерной резки влияют параметры станочного комплекса и квалификация специалиста, который создает программный код. Благодаря использованию современных технологий этот тип обработки позволяет максимально роботизировать производство, освобождая человека от выполнения тяжелой работы.

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.

  • Лазерная резка металла: разбираемся в тонкостях технологии

    Лазерная резка металла: разбираемся в тонкостях технологии

    Лазерная резка металла производится при помощи специальной установки, формирующей лазерный луч. Благодаря своим свойствам луч способен фокусироваться на поверхности небольшой площади, создавая энергию высокой плотности, быстро разрушая любой материал. Далее вы узнаете обо всех тонкостях резки металла с помощью лазера.
  • Гибка трубы по радиусу как альтернатива сварке и резьбовому соединению

    Гибка трубы по радиусу как альтернатива сварке и резьбовому соединению

    Трубы широко используются в различных производственных сферах. Прежде чем приступить к монтажным работам систем трубопроводов, необходимо выполнение такого основополагающего процесса, как гибка трубы по радиусу. Благодаря подобной обработке значительно сокращается число необходимых сварных швов, что положительно влияет на общее качество работ.
  • Сварочная резка металла: особенности технологии и необходимое оборудование

    Сварочная резка металла: особенности технологии и необходимое оборудование

    Небольшие частные мастерские занимаются в основном такими операциями, как сварка и резка металлов. Сварочные работы чаще всего выполняются при помощи электродугового способа. Однако, помимо сваривания заготовок, электрическая дуга позволяет также разрезать металлы. В статье поговорим о том, что представляет собой сварочная резка металла, какое оборудование требуется для выполнения этого вида работ.
  • Оборудование для резки металла с ЧПУ: принцип работы и критерии выбора станков

    Оборудование для резки металла с ЧПУ: принцип работы и критерии выбора станков

    Обработка металла является неотъемлемой частью функционирования многих промышленных отраслей. Для этих целей используется разная аппаратура, но среди всего представленного на рынке разнообразия можно выделить модели, отличающиеся особо высокой результативностью и качеством получаемых работ. Сегодня в статье мы поговорим о том, насколько эффективно оборудование для резки металла с ЧПУ, и рассмотрим основные ее виды.
  • Плазменная резка алюминия: ее особенности и преимущества

    Плазменная резка алюминия: ее особенности и преимущества

    Плазменная резка – один из методов качественной обработки металлов. Технология используется для массового производства деталей по сложным чертежам. Допускаются самые разнообразные линии реза, изгибы, отверстия и т. д. Плазменная резка алюминия нашла широкое применение в авиа- и судостроении, незаменима для производства изделий сложной формы с точно выдержанными размерами.
  • Гибка деталей из металла: технология и контроль качества процесса

    Гибка деталей из металла: технология и контроль качества процесса

    Необходимую форму деталям можно придавать различными способами, одним из которых является гибка деталей из металла. Технология высоко ценится в промышленности, поскольку позволяет создавать высококачественные изделия со сложной конфигурацией при минимальных временных и финансовых затратах. В процессе сгибания верхний слой металла, из которого изготовлена деталь, растягивается, а внутренний – сжимается. В нашей статье поговорим об особенностях этого процесса.
  • «Шесть Сигм» и «Бережливое производство»: «Lean Six Sigma» как способ повысить эффективность бизнеса

    «Шесть Сигм» и «Бережливое производство»: «Lean Six Sigma» как способ повысить эффективность бизнеса

    Время не стоит на месте, и вместе с ним меняется все вокруг, поэтому даже те инструменты, которые сегодня дают отличный результат, должны постоянно совершенствоваться, подстраиваясь под перемены на рынке и в мире бизнеса. Верным доказательством этого является концепция «Lean Six Sigma», которая объединила две самых современных методики «Шесть Сигм» и «Бережливое производство». Она представляет собой совокупность методов управления различными процессами, способных улучшить любую сферу бизнеса и производства. Подробнее об этом в данной статье.
  • Потери в бережливом производстве: виды убытков и способы борьбы с ними

    Потери в бережливом производстве: виды убытков и способы борьбы с ними

    Бережливым производством называется особая модель управления предприятием, направленная на постоянное устранение всех видов потерь. Потери – это затрата ресурсов, не приводящая к созданию ценности для потребителя (не улучшается качество товара или услуги, не ускоряется процесс покупки или сервиса и т. д.). Имеются в виду любые ресурсы – материальные и временные. Нужно вовремя выявлять потери в бережливом производстве и оперативно их устранять.
  • Трубные металлические опоры для сварочных столов: выбираем удобную модификацию

    Трубные металлические опоры для сварочных столов: выбираем удобную модификацию

    Место под сварочный стол в гараже или в производственном помещении, как правило, сильно ограничено. Поэтому не всегда есть возможность выбрать в магазине модель, точно подходящую по размерам. Оптимальными решениями могут быть столы на заказ индивидуальной конструкции либо изделия, собранные своими руками, которые идеально впишутся в пространство. Они, помимо всего остального, должны быть еще и достаточно прочными и устойчивыми. Именно эти качества смогут обеспечить трубные металлические опоры.

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Добавить файл
Акция