Лазерный раскрой металла: особенности технологии
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 5.00 (1 Голос)

Лазерный раскрой металла

 Лазерный раскрой металла

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Что лежит в основе лазерного раскроя металла
  • Какими преимуществами обладает технология лазерного раскроя металла
  • Какие виды лазерного раскроя металла используются на современных производствах
  • Какие станки выполняют лазерный раскрой металла

Лазерная резка – это современная технология, используемая для резки и обработки различных материалов (в основном, металлов). Основное ее преимущество в том, что с помощью лазерного раскроя возможно получение деталей сложного контура. В нашей статье вы узнаете о том, что представляет собой лазерный раскрой металла, каковы особенности применения данной технологии и как ее использовать максимально эффективно.

 

На каких принципах основан лазерный раскрой металла

Независимо от того, какой металл используется, его раскрой – это заготовительный процесс, во время которого формируются будущие элементы различных металлических конструкций. Машиностроительные заводы, различные производственные комплексы всегда имеют заготовительные цехи, снабженные специальным техническим оборудованием для раскроя материалов. В зависимости от того, какое оборудование или инструмент используется, формируется либо заготовка, либо готовая металлическая деталь.

 На каких принципах основан лазерный раскрой металла

Значение термина «раскрой метала» можно определить как расположение заготовок на металлическом листе для последующей обработки. Форму обычно берут прямоугольную, но работать можно также и с любой другой. Для процесса раскроя металла в зависимости от используемой технологии характерно появление возвратных и безвозвратных отходов.

Лазер по праву считается одним из самых ярких и наиболее значимых открытий прошлого века. Изобретен он был еще в 1960 году и работал на рубине в инфракрасном диапазоне. Лазер стал прорывом, позволившим человеку «приручить» свет и использовать его в своих интересах.

Прикладная квантовая наука стремительно развивалась. Пройдя путь от постепенного усиления изначальных систем накачки и модернизации оптических резонаторов, ей удалось получить сильнейший, управляемый луч. Находились новые активные среды, проходили испытания и начинали использоваться на практике химические и полупроводниковые лазеры, модели на красителях и на свободных электронах.

Раскрой металла лазером давно начали внедрять в машиностроении. Первыми лазерный раскрой освоили судоверфи, предприятия авиационной и автомобильной промышленности, стремившиеся использовать ведущие технологии с тем, чтобы увеличить производительность труда. В условиях возрастающей конкуренции появлялись все более совершенные обрабатывающие центры, стремящиеся сделать производственные процессы наиболее эффективными.

Слово «лазер» – это аббревиатура, пришедшая к нам с английского «light amplification by stimulated emission of radiation», что переводится как «усиление света посредством вынужденного излучения». Проще говоря, это излучение, вызываемое атакой фотонов на активную среду, усиливающееся из-за ответной реакции. Поток света, проходя сквозь зеркала и оптические призмы, формируется в целенаправленный луч импульсной или непрерывной модуляции.

Активатор, используемый в работе, а также сложность резонирующей системы влияют на силу и интенсивность лазерного луча. Активной средой могут служить вещества в разных фазовых состояниях (жидком, твердом, газообразном или плазменном). Важно, чтобы активное вещество было восприимчиво к возбуждению и могло отдавать свободные кванты-фотоны.

Существует несколько методов накачки первичных световых атомов. Могут использоваться сфокусированное излучение солнца, особые лампы, иные лазерные установки, а также воздействие электричеством или химические процессы. С целью усиления мощности потока устанавливают атакующие каскады в несколько уровней. Резонаторами служат сферические и плоскопараллельные зеркала и их сочетания.

 Процесс лазерной резки

Критерий, по которому оценивают качество прибора, – способность устойчиво сохранять световой луч и точно его фокусировать.

Лазерная резка металла, раскрой иных материалов базируются на термическом воздействии лазера на материю. При разрезе металла происходит следующий процесс: вначале металл накаляется до температуры плавления, затем – кипения, после чего начинается его испарение. Это очень энергозатратный процесс, по этой причине раскрой испарением используется только при обработке тонких металлических листов.

Лазерный раскрой толстого металлического листа осуществляется при температуре плавления. Для оптимизации данной процедуры на участок резки подают газ (например, кислород, гелий, аргон или азот). Его цель – устранять из участка, на котором происходит раскрой, расплавленный металл и продукты его сгорания, обеспечить горение металла и охлаждение примыкающей зоны. Хорошо зарекомендовал себя в этом кислород. Он сокращает время работы и увеличивает глубину раскроя.

Преимущества лазерного раскроя листового металла

Плюсы лазерного раскроя листового металла:

    • Доступные цены на услуги раскроя металла лазером.
    • Возможность осуществить раскрой самых плотных видов металла.
    • При достаточно высокой производительности работы качество раскроя не страдает в силу того, что лазерный луч отличается большой плотностью и силой излучения.
    • Высокая скорость проведения работ по раскрою металлических листов.
    • Отсутствие механического контакта с разрезаемой поверхностью, вследствие чего возможен качественный раскрой тончайших металлических листов.
    • Возможность осуществить раскрой контуров любых форм.

 Плюсы лазерного раскроя листового металла

  • Экономичный расход сырья благодаря тому, что заготовочные детали максимально плотно располагаются на листе металла. Следовательно, себестоимость получившегося изделия заметно снижается.
  • Раскроенные лазером детали не нужно ничем дополнительно обрабатывать.
  • Легкая управляемость лазерным излучением, благодаря чему возможно осуществлять раскрой контуров самых сложных форм.
  • Линия реза практически «ювелирная» (0,07–0,1 мм).
  • Возможность раскроя металлов различной толщины. Алюминий – от 0,2 до 20 мм, сталь – от 0,2 до 30 мм, латунь и медь – от 0,2 до 15 мм.

Минусами лазерного раскроя можно считать высокое потребление электроэнергии и дороговизну оборудования.

Виды лазерного раскроя металла на производствах

Лазерные установки имеют три составные части:

  • Активная (или рабочая) среда – является источником лазерного излучения.
  • Система накачки (источник энергии) – запускает процесс излучения.
  • Оптический резонатор – совокупность зеркал, увеличивающих мощность излучения.

 Виды лазерного раскроя металла на производствах

По типу активной среды выделяют три разновидности лазеров:

  • Твердотельные.

Ключевым элементом служит осветительная камера, в которой расположен источник световой энергии (лампа-вспышка, генерирующая мощные импульсы света) и твердое рабочее тело (стержень, выполненный из рубина, оксида алюминия, алюмоиттриевого граната (АИГ) или других материалов). Вокруг рабочего тела закрепляются два зеркала, одно из которых является отражающим, а другое полупрозрачным. Излучение, неоднократно отражаясь в них, усиливается к моменту выхода из рабочего тела через полупрозрачное зеркало.

Бесплатная консультация

Волоконные лазерные устройства также относят к твердотельному типу лазеров. Мощность светового луча в таких устройствах возрастает в стекловолокне. Источником энергии в этом случае является полупроводниковый лазер.

 Твердотельный вид лазерного раскроя металла

Рассмотрим процесс работы лазерной установки подробнее на примере лазера, рабочее тело которого представляет собой стержень из лазерного кристалла – алюмоиттриевого граната, легированного неодимом. Ключевыми элементами являются ионы АИГ, поглощающие световые импульсы газоразрядной лампы-вспышки и активизирующиеся. В результате у ионов вырабатывается излишняя энергия, которую они выделяют в виде фотона, представляющим собой электромагнитное излучение или свет.

Из-за фотона иные возбужденные ионы возвращаются в исходное состояние. В результате процесс приобретает «лавинный» характер. Зеркала контролируют направление лазерного луча. Постоянно отражая фотоны, они возвращают их в рабочее тело. Это способствует появлению новых фотонов и усилению мощности светового луча. Излучение в этом случае имеет малую расходимость пучка лазерного луча и высокую кумуляцию энергии.

  • Газовые.

Рабочее тело в данных видах лазера представляет собой диоксид углерода либо его соединение с азотом и гелием. Сначала осуществляется прокачка газа с использованием газоразрядной трубки, затем его приводят в возбужденное состояние при помощи электрических разрядов. Как и в случае с твердотельными лазерами, излучение усиливают двумя зеркалами. Данные типы станков различаются конструкцией: они бывают с продольной, поперечной или щелевой прокачкой.

  • Газодинамические.

Данные лазеры для раскроя материалов обладают максимальной мощностью. В качестве рабочего тела также служит диоксид углерода, нагретый до температуры от +726 до +2726 °С (или от 1000 до 3000 °К). Он приводится в возбуждение вспомогательным маломощным лазером. Прокачка углекислого газа осуществляется со сверхзвуковой скоростью через специальный газовый канал – сопло Лаваля, вещество стремительно увеличивается в объеме и остывает. В итоге возбужденные атомы возвращаются в обыкновенное состояние, а диоксид углерода превращается в источник лазерного излучения.

Не только металл, но также резина, фанера, искусственный камень, полипропилен и стекло могут быть подвергнуты лазерной обработке. Раскрой лазером часто используется при производстве составных частей разнообразных приборов, электро- и сельскохозяйственной техники, а также в судо- и автомобилестроении. Лазерный раскрой широко применяется и при изготовлении жетонов, различных указателей, всевозможных трафаретов и табличек, декоративных элементов для украшения интерьера и во многих других сферах.

 Раскрой металла лазером

От вида материала, который необходимо раскроить, зависит тип используемого устройства. Для того чтобы осуществить раскрой или сварку металла, стекла, пластика, резины или выполнить на них гравировку, используется лазер на углекислом газе.

Твердотельный волоконный лазер подходит для раскроя листов из латуни, меди, серебра или алюминия. Данным типом лазера не осуществляется раскрой неметаллических материалов.

Какие параметры нужно учитывать при лазерном раскрое металлов

На скорость раскроя влияет не только мощность самого лазера и толщина металла, но и теплопроводность материала. Чем она ниже, тем менее интенсивно из участка резки высвобождается тепло, следовательно, вся процедура становится менее энергозатратной.

 Какие параметры нужно учитывать при лазерном раскрое металлов

Например, лазер со средней мощностью 600 Вт без труда осуществит раскрой черных металлов или титана. Однако раскрой медных или алюминиевых листов представляет сложности, так как теплопроводность данных металлов на порядок выше. В таблице приведены средние показатели, учитываемые при раскрое различных металлов:

  Малоуглеродистая сталь

Инструментальная сталь

Нержавеющая

сталь



Титан
Толщина, мм 1,0 1,2 2,2 3,0 1,0 1,3 2,5 3,2 0,6 1,0
Мощность лазера, Вт 100 400 850 400 100 400 400 400 250 600
Скорость резания, м/мин 1,6 4,6 1,8 1,7 0,94 4,6 1,27 1,15 0,2 1,5

 Рекомендации к лазерному раскрою металла:

  • Не следует осуществлять раскрой металлов, имеющих следы коррозии или ржавчины. Иначе пострадает качество реза – он будет сильно отличаться от четких контуров, получаемых при раскрое качественного металла.
  • Поверхность металлических листов, подвергаемых раскрою, не должна иметь существенные неровности.
  • Важно правильно раскладывать заготовочные детали на листе. Они не должны располагаться ближе, чем на 5–10 мм друг от друга. Следует отступать также и от края листа не менее чем на 1 см.
  • Деталь получится внешне лучше, если использовать листы с закругленными уголками. В этом случае при раскрое станок не будет сбрасывать скорость режущей головки.
  • Цена лазерного раскроя металла зависит также и от количества контуров. Каждый контур требует временных затрат, так как, чтобы раскроить его, станок выполняет врезание в металлический лист рядом с линией. Следовательно, чем больше контуров у будущего изделия, тем оно дороже по стоимости.

На что способны современные станки лазерного раскроя металла

Развитие станочного оборудования для раскроя металлов не стоит на месте. Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент различных станков для лазерного раскроя металлических листов.

Механические резаки с низкой производительностью, создающие при работе много шума, успешно заменяются инновационными многокоординатными устройствами. Мощность аппарата зависит от его экономического обоснования и специфических особенностей производства.

 На что способны современные станки лазерного раскроя металла

Новейшие высокоточные лазерные устройства с числовым программным управлением предоставляют возможность осуществлять раскрой материалов с точностью до 0,005 мм. При этом осуществим раскрой поверхностей площадью несколько квадратных метров. Неоспоримый плюс прецизионных станков еще и в том, что они способны работать в автоматическом режиме, то есть человеческий фактор практически сводится к нулю. Геометрические параметры детали заносятся в блок команд, который управляет аппаратом и рабочим столом.

Фокус также настраивается автоматически и подбирается оптимальное расстояние для лучшего раскроя. Особые теплообменники контролируют нагрев лазерного устройства и выдают показатели текущего состояния аппарата. Инструмент оснащен клапанными механизмами, позволяющими подключать дополнительное газовое оборудование, которое подает вспомогательные газы в процессе работы. Встроены и дымоулавливающие системы, включаемые непосредственно в момент раскроя и оптимизирующие издержки на вытяжную вентиляцию. Зона обработки снабжена экраном для обеспечения безопасности труда оператора.

Лазерный раскрой металла сегодня – это автоматизированный процесс. При работе на станке с числовым программным управлением оператор лишь вводит необходимые данные и получает на выходе нужную деталь. Эффективность производственного процесса зависит как от характеристик станочного аппарата, так и от профессионализма работника, вводящего программный код.

Таким образом, станочная индустрия вписывается в стратегию развития роботизированного производства, цель которого – осуществлять производственные процессы без участия человека. Сейчас для раскроя металлов выпускаются разнообразные лазерные аппараты, как универсальные, так и специализированные. Цена на универсальные станки для раскроя существенно выше в силу того, что с их помощью можно выполнять несколько операций одновременно и изготавливать элементы более сложных форм. Проблем с ассортиментом станков для раскроя металлов для заинтересованных покупателей на рынке сегодня нет.

Почему следует обращаться 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 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.

Добавить файл