Промышленная лазерная резка: преимущества технологии
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса(ов))

Промышленная лазерная резка

Промышленная лазерная резка

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Как работает промышленная лазерная резка
  • В каких случаях применяется промышленная лазерная резка
  • Какие преимущества предлагает промышленная лазерная резка
  • Виды промышленной лазерной резки
  • На каких станках осуществляется промышленная лазерная резка

Промышленная лазерная резка является универсальным способом металлообработки. С ее помощью можно разрезать любой металл – от тонколистовой стали до цветных металлов и легированных сплавов. Применение такого способа дает минимальное количество отходов при практически полном отсутствии брака.

Существует несколько технологий осуществления лазерной резки. В каждой применяются свои типы станков, которые подходят для обработки разных металлов. К примеру, лазерная резка с инертным газом подходит для изготовления деталей из титана, кислородная лазерная резка характеризуется увеличенной скоростью реза и т. д. Больше о видах и способах осуществления промышленной лазерной резки читайте далее.

 

Как работает промышленная лазерная резка

Лазерная резка представляет собой технологию обработки, во время которой сфокусированный луч лазера разрушает материал. Параллельно струя сжатого газа выдувает частицы материала, в результате чего получается узкий рез. Раскрой производится за счет таких процессов, как нагрев, плавление, испарение, химические реакции.

Как работает промышленная лазерная резка

Интенсивность нагрева во многом зависит от поглощающей способности обрабатываемого металла. На последнюю влияют температура поверхности, теплопроводность, длина волны, угол, образующийся между лучом лазера и поверхностью материала.

Нужно понимать, что обработка, предполагающая плавление и испарение металла, требует высоких энергозатрат. Снизить данный показатель позволяет удаление расплавленного металла из рабочей зоны при помощи газа.

Существует два режима, используемых в процессе газолазерной резки металлов. Речь идет о стационарном режиме, предполагающем, что жидкая ванна расплава находится по всей длине канала реза, а также мобильном, при котором расплавленный металл периодически удаляется из зоны реза.

При промышленной лазерной резке удается добиться стационарного режима, если скорость плавления металла в направлении реза совпадает в каждом сечении канала со скоростью удаления расплава.

Для мобильного режима свойственно периодическое плавление металла – оно осуществляется до того момента, пока не образуется определенный объем ванны. Только после этого жидкий металл уносится из зоны обработки. В результате раскроя таким методом на обработанной поверхности формируется борозда.

При работе с толстым материалом для образования каждого элементарного отверстия необходимо несколько импульсов. После того как луч перемещается по разрезаемому металлу на величину шага T, передний край светового пятна попадает на верхнюю кромку листа и создает элементарное отверстие. В то же время остальная часть луча воздействует на образованное до этого элементарное отверстие и углубляет его. Полная глубина реза зависит от того, сколько импульсов приходится на каждое элементарное отверстие во время движения луча.

Чтобы увеличить глубину реза, повышают такой показатель, как энергия излучения, и снижают скорость обработки. Но нужно понимать, что глубина не может увеличиваться бесконечно, так как по мере проникновения вглубь реза происходит снижение плотности энергии излучения. После того как данный параметр достигает порогового значения, дальнейшее углубление становится невозможным.

Скорость обработки при помощи промышленной лазерной резки составляет примерно несколько метров в минуту. Данный показатель зависит от вида, толщины материала, мощности излучения.

В каких случаях применяется промышленная лазерная резка

При помощи современного высокоточного оборудования для лазерной резки удается изготавливать такие изделия:

  • детали, используемые в машиностроительной технике;
  • полки, стеллажи, иные конструкции, относящиеся к торговой промышленности;
  • фрагменты дымоходов, печей, котлов;
  • кованые ограждения, элементы ворот и дверей.

Промышленная лазерная резка металлов обладает большим количеством достоинств, за которые ее ценят на многих современных предприятиях. По этой причине данная технология все более активно используется для обработки тонкого листового металлопроката.

В каких случаях применяется промышленная лазерная резка

Лазер справляется со всеми видами стали, алюминием и его сплавами, а также другими цветными металлами. Чаще всего интересующая нас технология используется для обработки листов:

  • стали толщиной в пределах 0,2–30 мм;
  • нержавеющей стали 0,2–40 мм;
  • алюминиевых сплавов 0,2–25 мм;
  • латуни 0,2–12,5 мм;
  • меди 0,2–16 мм.

Отметим, что разные материалы требуют использования различных типов устройств.

Лучше всего режутся металлы, обладающие низкой теплопроводностью. Дело в том, что благодаря данному свойству энергия луча распространяется на меньший объем материала. Обратная ситуация складывается при резке металлов с высокой теплопроводностью – в таком случае приходится даже сталкиваться с формированием грата.

Какие преимущества предлагает промышленная лазерная резка

В процессе лазерной резки луч прожигает насквозь листы металла.

Какие преимущества предлагает промышленная лазерная резка

Если сравнивать с другими существующими на данный момент методами раскроя металлов, данная технология выделяется на их фоне такими преимуществами:

  • Отсутствие механического контакта с поверхностью листа, за счет чего удается работать даже с хрупкими и легко поддающимися деформации материалами.
  • Возможность раскроя листов из твердых сплавов.
  • Более выгодное изготовление небольших партий изделий, так как не требуется изготавливать дорогостоящие пресс-формы или формы для литья.
  • Возможность высокоскоростной обработки тонких листов стали.
  • Отсутствие механического воздействия инструмента на деталь, благодаря чему получается, не повреждая, обрабатывать даже тонкие, миниатюрные заготовки, которые легко поддаются деформации.
  • Высокая концентрация подводимой энергии, локальное воздействие на материал. Таким образом обрабатывается небольшой участок материала, тогда как остальной объем не нагревается, не меняет структуру и характеристики. Благодаря данной особенности становятся возможны уникальные прецизионные операции, направленные на микрообработку.
  • Высокая технологичность процессов, позволяющая управлять параметрами и положением луча в пространстве. Данная особенность позволяет производить резку, обработку отверстий, термическую обработку, наплавку, маркировку и ряд других операций.
  • Простота подготовки к автоматическому раскрою – нужно сформировать в любой чертежной программе файл рисунка и загрузить его на компьютер установки. После чего она произведет раскрой с минимальными погрешностями.

Виды промышленной лазерной резки

Существует три разновидности резки при помощи лазера: с нейтральным/инертным газом; с кислородом; гибридная кислородная резка с поддержкой лазерного излучения. Рассмотрим каждый способ.

Виды промышленной лазерной резки

  • Лазерная резка с нейтральным или инертным газом.

Обычно данную технологию промышленной лазерной резки применяют, если нужно избежать окисления кромок реза. Это может потребоваться при раскрое нержавеющей стали, титана, алюминия и его сплавов.

Газ для продувки реза выбирают в зависимости от обрабатываемого металла. Так, при работе с нержавеющей сталью используют азот, для титана подходит аргон.

Излучение фокусируется на нижней поверхности листа. От сопла до материала остается расстояние в пределах 0,3–1,0 мм. Обычно CO2-лазер мощностью 1,5–5 кВт применяют для раскроя листов толщиной 1–1,6 мм, тогда как для волоконного лазера этот показатель выше и составляет 1–4 мм.

  • Лазерная резка с кислородом.

В данном случае присутствует дополнительный источник тепла – он образуется из-за горения металла на поверхности фронта реза по линии действия луча. Именно благодаря данной особенности скорость обработки в среде кислорода в 2–3 раза выше, чем при работе в нейтральном газе.

Струя газа удаляет шлак, то есть образующиеся в процессе резки оксиды. Отметим, что диаметр струи значительно больше диаметра лазерного луча и находится в диапазоне 0,8–2,5 мм.

  • Гибридная кислородная резка с поддержкой лазерного излучения.

Данная технология используется в судостроении, так как в этой сфере приходится производить раскрой толстых листов стали. Суть метода состоит в том, что луч лазера только подогревает металл примерно до +1 000 °С. Далее на поверхность направляется струя кислорода, движущегося со сверхзвуковой скоростью, которая и осуществляет резку горячего металла.

В данном случае лазер выполняет вспомогательную функцию, так как он не режет, а только подготавливает зону обработки к взаимодействию со струей газа. Также с его помощью инициируется, а потом стабильно протекает горение железа в среде кислорода. Сам раскрой происходит благодаря теплу, образующемуся при горении металла в кислороде.

В тепловом балансе участвует всего 5–10 % лазерного излучения. При этом удается резать металл толщиной до 50–70 мм – такие показатели недостижимы для традиционной кислородной газолазерной резки. Немаловажно, что глубина реза в несколько раз больше, чем при обычной лазерной резке с кислородом. Вот почему данный способ промышленной лазерной резки выбирают, когда необходимо раскроить стальные плиты значительной толщины.

Гибридная кислородная резка с поддержкой лазерного излучения

Основные характеристики данной технологии резки:

  • Когда поверхность металла нагрелась до необходимой температуры, дальнейшее повышение мощности луча не может серьезно сказаться на процессе работы.
  • Ширина реза и выходной диаметр сопла лазерной головки совпадают.
  • Сверхзвуковая струя кислорода формируется за счет давления в пределах 6–15 МПа.
  • Максимальная скорость обработки составляет 0,5 м/мин.

На каких станках осуществляется промышленная лазерная резка

Раскрой металлов производится при помощи технологических установок на базе твердотельных, волоконных, газовых CO2-лазеров. Они могут работать в непрерывном либо в импульсно-периодическом режиме излучения. В последнее время лазерная резка все более активно используется в промышленности, однако нужно понимать, что при этом не удается полностью отказаться от традиционных способов работы с металлами.

На каких станках осуществляется промышленная лазерная резка

Для раскроя при помощи лазера используются системы, позволяющие осуществлять фокусировку луча и управлять его движением по поверхности заготовки, либо может применяться устройство для перемещения изделия относительно луча. Также в процессе участвуют оптические устройства наведения и позиционирования, ПО для процессов управления.

В лазерные комплексы входят такие виды оборудования: излучатели, системы формирования и перемещения излучения, координатные устройства, автоматизированная система управления, система подачи технологического газа; система вентиляции и удаления продуктов реза. Излучатель, в соответствии с названием, генерирует лазерное излучение. Его обязательными составляющими являются элементы системы накачки, активная среда, зеркала резонаторов, устройство модуляции излучения.

Излучатель, в соответствии с названием, генерирует лазерное излучение

Система формирования и перемещения излучения позволяет передавать лазерный луч от излучателя к поверхности металла, задавая при этом необходимые параметры. В нее входят: юстированный лазер, оптический затвор, оптические трансформаторы или объективы, поворотные зеркала, устройства вращения плоскости поляризации, фокусирующая система, система стабилизации положения фокальной плоскости зеркал.

Автоматизированная система управления (АСУ) позволяет контролировать и задавать параметры лазера, передавать команды на исполнительные модули координатного устройства и системы формирования, перемещения излучения. АСУ включает в себя подсистему датчиков, которые отслеживают температуру, давление, состав рабочей смеси, пр., подсистему датчиков параметров излучения, а также подсистемы, отвечающие за управление адаптивной оптикой, координатным устройством.

За счет координатного устройства достигается грамотное перемещение лазерного луча и детали относительно друг друга. В состав данного элемента установки входят двигатель, привод, исполнительные механизмы. Такое устройство позволяет осуществлять перемещение по двум, трем или пяти координатам.

При работе с воздухом используется система подачи технологического газа. Она представляет собой компрессор или баллоны со сжатым технологическим газом, элементы масло- и влагоотделения, трубопроводы подачи газа в резак.

Основными составляющими системы вентиляции и удаления продуктов резки являются мощный вентилятор, отвечающий за выдувание металлических и других частиц из рабочей зоны, а также система фильтров, задерживающих твердые элементы.

Существует две группы способов передачи лазерного излучения к области реза: с постоянным и переменным направлением оптического тракта. Первый способ передачи излучения предполагает поступательное или вращательное перемещение изделия, излучателя либо сразу двух названных элементов. Самый простой вариант передачи состоит в использовании фокусирующего объектива, который монтируется между неподвижным излучателем и самой заготовкой.

Существует две группы способов передачи лазерного излучения к области реза

Если сравнивать лазерное оборудование с другими установками, используемыми сегодня на производствах для раскроя, цена первого остается достаточно высокой, несмотря на то, что сейчас заметно ее постепенное снижение. А значит, выбор лазерной резки можно считать рациональным лишь при грамотном выборе сферы использования, в которой привычные и более дешевые способы остаются слишком трудоемкими либо в принципе не могут применяться.

При использовании промышленной лазерной резки металла важно представлять себе особенности работы с такими станками:

  • необходимо заземлить оборудование;
  • в процессе работы должно быть включено водяное охлаждение;
  • при помощи юстировки оптики удается повысить точность обработки металлов;
  • нельзя обрабатывать детали, которые не подходят под требования, заявленные производителем установки;
  • качественное электропитание является залогом стабильной работы электроники;
  • регулярные техосмотры, замена изношенных деталей, расходников являются обязательными этапами работы с такого рода устройствами;
  • направляющие нужно время от времени смазывать;
  • оборудование следует содержать в чистоте.

Обработка металлических поверхностей производится лазерным лучом, имеющим такие свойства, как высокая энергия, когерентность, постоянная длина волны. Он нагревает ограниченную область заготовки до температуры плавления, при этом некоторая доля металла испаряется, а остальная его часть в этой зоне плавится.

Значительное повышение спроса на лазерную микрообработку связано с развитием энергосберегающих технологий. Лазеры используются при изготовлении фотоэлементов нового поколения. Они позволяют осуществлять не только раскрой, но и структурирование поверхности фотоэлементов, прошивку отверстий, изоляцию кромок.

Дело в том, что традиционные системы не позволяют обеспечить решение перечисленных выше задач. Несмотря на то, что в комплексах, предназначенных для микрообработки при помощи промышленной лазерной резки, средняя мощность лазеров обычно находится в пределах 100 Вт, ее пиковые значения должны находиться на уровне от единиц до десятков мегаватт и выше. А благодаря плотности мощности лазерного пятна осуществляется испарение металла. Еще один немаловажный фактор, о котором нельзя забывать, – система должна обеспечивать быстрое перемещение объекта обработки и лазерного луча относительно друг друга с сохранением точности до микрона.

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.

  • Металлический шкаф для противогазов: плюсы, минусы и особенности конструкции

    Металлический шкаф для противогазов: плюсы, минусы и особенности конструкции

    Чтобы средства индивидуальной защиты сохраняли свои основные функции на протяжении всего срока службы, их необходимо правильно хранить. Для этого используют металлические шкафы для противогазов. Полки внутри позволяют обеспечить оптимальные условия для их нахождения. Данные шкафы должны не только обеспечивать безопасное хранение противогазов, но и предоставлять к ним быстрый доступ в случае чрезвычайной ситуации. В нашей статье мы расскажем, как производят такую мебель, какова ее конструкция и из чего складывается стоимость.
  • Изготовление столов из металла: технология, преимущества, виды

    Изготовление столов из металла: технология, преимущества, виды

    Изготовление столов из металла позволяет получить крепкую и долговечную мебель, способную выдержать серьезные нагрузки. Однако не стоит думать, что такая технология пригодна лишь для обустройства производственных или технических помещений. Металлические столы вполне могут быть изящными и функциональными для размещения их в гостиной либо в кабинете. Несмотря на большое количество плюсов, у такой мебели существуют и недостатки, которые связаны с материалом изготовления. Впрочем, это, скорее, особенности, которые нужно учитывать при выборе. В нашей статье мы расскажем о процессе изготовления металлических столов, а также о том, какие конструкции и виды итоговой продукции бывают.
  • Решетки на окна: как обезопасить дом и сохранить его экстерьер

    Решетки на окна: как обезопасить дом и сохранить его экстерьер

    Проникновение в жилище злоумышленниками сегодня осуществляется так же, как и сто лет назад, – через доступные проемы, поэтому решетки на окна и качественная дверь способны резко увеличить качество защиты дома или квартиры. Однако многие до сих пор думают, что оконная решетка – это громоздкая конструкция в виде восходящего солнца. К счастью, это не так. Сегодня данные конструкции изготавливают по различным технологиям, и они выполняют не только защитную, но и декоративную функцию. В нашей статье мы расскажем, какие бывают решетки на окна, как их правильно выбрать и на что обратить внимание при монтаже.
  • Корпус для усилителя мощности: как сделать его своими руками

    Корпус для усилителя мощности: как сделать его своими руками

    Корпус для усилителя мощности – одна из важнейших деталей любого устройства. Он защищает части девайса от механических повреждений, попадания влаги и пыли. Важна и эстетическая составляющая – стильный корпус с легкостью вписывается в интерьер и привлекает внимание. Большинство моделей выполняются из металла, но допустимо использование и других материалов. Наружный каркас можно сделать самостоятельно, заказать у производителя или собрать из готового набора. Порядок действий в каждом случае будет отличаться несущественно. Однако стоит учитывать нюансы, без которых изготовить качественный корпус будет невозможно. Об этом и расскажем в данном материале.
  • Изготовление стеллажей на заказ: от выбора типа конструкции до ее сборки

    Изготовление стеллажей на заказ: от выбора типа конструкции до ее сборки

    Изготовление металлических стеллажей на заказ состоит из четырех важных этапов: от создания чертежа до сборки конструкции. Все делают по ГОСТу и под чутким руководством клиента. Однако перед этим заказчик проводит подготовительную работу: решает, какой вид стеллажа и из какого материала ему подойдет. Не менее важно знать, что собой представляет конструкция стеллажа, а точнее, из чего он собирается, ведь на рынке представлено большое количество моделей. Лучше, конечно, остановиться на классических металлических, так как они прослужат не один десяток лет и останутся как новенькие. Как их производят на заказ, описано ниже.
  • Изготовление корпусов для приборов: виды готовых изделий

    Изготовление корпусов для приборов: виды готовых изделий

    Изготовление корпусов для приборов – это востребованное и актуальное производство. Любая электроника – от компьютеров до узкоспециализированной электронно-измерительной техники – нуждается в надежной защите от воздействия внешних факторов: пыли, влаги, перепадов температур. Этой защитой и являются корпуса. Преимущественно корпуса для приборов изготавливаются из металла (оцинкованного, листового), алюминия. Каждый материал требует определенной технологии производства корпусов и подходит для использования в конкретных условиях.
  • Изготовление алюминиевых корпусов: технология и нюансы

    Изготовление алюминиевых корпусов: технология и нюансы

    Изготовление алюминиевых корпусов требует наличия качественного и высокоточного оборудования, а полный цикл включает в себя линию покраски и упаковки. Причем существует несколько способов изготовления данной продукции. С конвейера сходят различные виды алюминиевых корпусов, которые применимы в различных сферах. Все они производятся по разработанным технологиям и требуют «своей» защиты. Это важно учесть при заказе таких изделий и обязательно уточнить этот момент у исполнителя. Рассказываем, на что именно надо обратить внимание.
  • Типы пожарных лестниц: нормы и требования

    Типы пожарных лестниц: нормы и требования

    Закон 123-ФЗ вводит технический регламент пожарной безопасности, в частности, в статье 39 указаны типы пожарных лестниц. Если сравнить данные из нормативного акта с тем, что можно встретить в статьях из Интернета, то будет видно некоторое расхождение в терминах. Довольно часто путают пожарные и эвакуационные лестницы. Разобраться с терминами – половина дела, важно знать и те требования, которые законодательство устанавливает непосредственно для противопожарных лестниц. В нашей статье мы расскажем о типах указанных лестниц и требованиях к их испытаниям.
  • Нормы пожарных лестниц: требования СНИП и ГОСТ

    Нормы пожарных лестниц: требования СНИП и ГОСТ

    Для безопасной эвакуации людей из многоэтажных зданий, а также для доступа спасательных команд в случае экстренных ситуаций при строительстве обязательно устанавливаются пожарные лестницы. Они входят в общую систему безопасности дома. Существуют определенные нормы изготовления и установки пожарных лестниц. Игнорирование правил ГОСТов грозит не только невозможностью последующего согласования строительства в проверяющих организациях, но и серьезной опасностью для проживающих или находящихся в здании людей. О нормах пожарных лестниц и пойдет речь в этой статье.

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Добавить файл
Акция