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.

  • Набивной стеллаж: конструктивные особенности, преимущества, нюансы выбора

    Набивной стеллаж: конструктивные особенности, преимущества, нюансы выбора

    Набивные стеллажи – вид складского оборудования, который в последнее время становится все более востребованным. Объясняется это просто. Данный вид конструкций позволяет максимально эффективно использовать свободную площадь склада, что в свою очередь способствует значительной экономии. Однако нельзя просто ткнуть пальцем в понравившуюся модель из каталога и на этом успокоиться. К примеру, существуют разные виды набивных стеллажей, поэтому нужно решить, какой именно окажется наиболее подходящим для конкретного склада. Да и многие другие параметры при выборе той или иной конструкции также следует иметь в виду. А значит, давайте разбираться во всем по порядку.
  • Мезонинные стеллажи – идеальное решение!

    Мезонинные стеллажи – идеальное решение!

    Мезонинные стеллажи пользуются сегодня заслуженной популярностью – во многом благодаря тому, что позволяют использовать свободное пространство по максимуму. Кроме того, подобные конструкции весьма удобны, практичны, а иногда просто незаменимы для грамотной организации работы склада. Однако чтобы использовать все преимущества данных изделий, необходимо правильно их подобрать. И тут нужно отталкиваться не только от площади помещения, где будут размещены стеллажи, но и от функциональных особенностей той или иной конструкции.
  • Изготовление металлических профилей: обзор видов и комплектующих

    Изготовление металлических профилей: обзор видов и комплектующих

    Изготовление металлических профилей имеет большое значение, так как продукция используется в самых разных сферах: от строительства мостов до отделочных работ в помещениях. Соответственно, требования к характеристикам различные, и конечная продукция имеет свои особенности. Для работы с профилем используются комплектующие, которые должны отвечать определенным требованиям. А чтобы конструкция прослужила долго, необходимо знать виды дефектов, которые могут быть выявлены при изготовлении профиля. Обо всем этом расскажем в нашей статье.
  • Качество плазменной резки: 9 секретов улучшения

    Качество плазменной резки: 9 секретов улучшения

    Качество плазменной резки определяется в соответствии с такими параметрами, как угол реза, цвет обработанной заготовки, количество окалины, качество поверхности. Повлиять на эти свойства можно верной настройкой оборудования и соблюдением правил металлообработки. Неверно заданный угол, слишком высокая или низкая скорость обработки, количество подаваемого газа – все это может снизить качество выполняемых работ и привести к образованию дефектов. На что необходимо обращать внимание при выполнении плазменной резки для снижения процента брака, мы поговорим в этой статье.
  • Усиленный металлический стеллаж: способы изготовления и сферы применения

    Усиленный металлический стеллаж: способы изготовления и сферы применения

    Усиленный металлический стеллаж – универсальная металлоконструкция, предназначенная для временного и постоянного хранения тяжелых грузов. Используется производственными, торговыми, промышленными компаниями. Конструкция усиленных стеллажей может варьироваться в зависимости от типа хранимого груза и складского помещения, где будут установлены изделия. О том, как изготавливаются и чем могут комплектоваться усиленные стеллажи, читайте далее.
  • Технология сварки стали: нюансы и особенности

    Технология сварки стали: нюансы и особенности

    Технологии сварки различных видов стали предполагают применение разного оборудования, условий и расходных материалов. От правильного выбора этих составляющих зависит, насколько качественно будет произведена сварка. К примеру, технология сварки стали с низким содержанием углерода предполагает использование инвертора и специальных электродов, в то время как для легированной стали используется газ. Но обо всем по порядку.
  • Резка трубы газом: способы и оборудование

    Резка трубы газом: способы и оборудование

    Резка трубы газом востребована на рынке металлообработки, так как является одним из наиболее применимых способов резки. Посредством такого метода разрезаются трубы любого диаметра с толщиной стенок до 300 мм. Существуют разные способы резки трубы с применением газа, для этого используется различное оборудование. О том, как осуществляется данный процесс и какие нюансы необходимо учитывать при подготовке и выполнении работ, читайте далее.
  • Основные свойства алюминия: области применения

    Основные свойства алюминия: области применения

    Основные свойства алюминия делают этот материал по-настоящему универсальным и ценным. Его используют во всех видах промышленного производства, в сельском хозяйстве, в быту, в коммерции. Обладает огромным количеством преимуществ по отношению к стали и другим видам металла. Самые популярные сферы применения алюминия – изготовление металлоконструкций и металлообработка. О том, какие свойства металла и где конкретно они нашли свое применение, читайте далее.
  • Лазерная резка металла на станках с ЧПУ: обзор технологии и оборудования

    Лазерная резка металла на станках с ЧПУ: обзор технологии и оборудования

    Лазерная резка металла на станках с ЧПУ используется в основном для раскроя листа по сложному контуру. При этом все достоинства технологии сохраняются независимо от сложности процесса, изделия отличаются чистотой реза и точностью размеров при условии соблюдения технологии. Резка лазером на станке с ЧПУ осуществляется по специальным чертежам, которые должны быть оформлены в особом формате. В нашей статье мы расскажем обо всех особенностях лазерной резки металла на станке ЧПУ.

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Добавить файл