Статьи

Как работает лазерная резка металла

Автор author-avatar

Чтобы резать металл, не обязательно обладать огромной силой, разбивать или расплавлять лист. Лазерные установки нарежут его по заданным размерам быстро, без больших физических усилий и деформаций. Чтобы с этим справиться нужно знать теорию и изучить процесс во всех нюансах.

Оборудование

Как происходит резка металлических заготовок на лазерных станках, можно понять уже по самому термину. На заданную линию направляется луч, несущий заряд энергии с высокой плотностью частиц. Он расплавляет металл, испаряет, разрушает, оставляя за собой тонкий разрез. Листы разных материалов обрабатывают разными установками, в зависимости от типа луча – углеродными, волоконными или кристаллическими. У каждой есть свои отличия, которые в зависимости от грамотности применения могут выступать как плюсами, так и минусами.

rezka-metalla

Станки

Установки CO2

Газонаполненная установка относится к числу самый мощных лазеров непрерывного излучения. Процент их КПД доходит до 20. Их активная среда состоит не из одного углерода, также в ней присутствует гелий, азот, иногда ксенон или водород. Длина волны лазера – 10,6 мкм. Металлические листы на таких станках практически не режут, под газонаполненный лазер обычно идут древесина, пластик, картон.

Лазеры оптоволоконного типа

Это полупроводниковые установки, в которых свет фотодиода идёт по протяженному волокну. Лазер, испускаемый ими, тоньше (1,064 мкм) и в сто раз сильнее, чем у углеродных аналогов схожей мощности. В состав волоконных лазеров входят:

  • Группа диодов, широкополосных или лазерных (модуль накачки).
  • Резонатор.
  • Световод, формирующий лазерный луч.

На станках этого типа маркируют металл.

Кристаллические лазеры

Кристаллические модели тоже полупроводниковые. Как и волоконные, они работают на диодах, задачи и длина волны (1,064 мкм) у них тоже схожи, но активной средой выступает алюмоиттриевый гранат с неодимом (Nd:Y3Al5O12 или Nd:YAG). У полученных в этой среде лазеров четырехуровневая энергетическая схема и низкий пороговый импульс. Есть кристаллы Er:YAG с равным числом ионов иттрия и эрбия. Длина волны у них 2,94 мкм. Такие лазеры встречаются в стоматологических, офтальмологических и косметологических клиниках.

Это не единственное отличие. Главное, чем отличаются кристаллические лазеры от волоконных – высокая стоимость диодов и их сравнительно короткий. срок службы (до 15 тысяч рабочих часов). Кристалл также не долговечен. Зато по оптическим, термическим, механическим свойствам кристаллическим лазерам нет равных.

lazernaya-rezka

Плюсы волоконных лазеров

Лазерные установки волоконного типа превосходят другие по:

  • Мощности, регулируемой в зависимости от целей производства.
  • Точности луча.
  • Концентрации излучения с минимумом угловых расхождений.
  • Возможностям монтажа. У волоконных лазеров длинный и гибкий кабель, их можно ставить на любое производственное оборудование.
  • КПД. У волоконных он 30%, что в 6 раз превышает газовые.
  • Минимуму производственных отходов.
  • Бесшумности работы.
  • Простоте монтажа и использования. Научиться работе с таким лазером может любой рабочий, допуск к ним не подразумевает специальных квалификационных требований.
  • Концентрированности лазерного потока.
  • Компактности. Волоконные лазерные установки мало весят и не занимают много места, их легко перевозить.
  • Скорости обработки.
  • Запасу ресурса.

Заводы и мастерские давно заказывают в производство твердотельные лазерные станки. Эти модели давно оставили позади газовые, да и затраты на них заметно ниже. Совмещение оптоволоконных лазерных станков с компьютером заметно упрощает производство – здесь фундаментом управляющей программы становится графический эскиз. Широкая модельная линейка позволяет заказать станок по характеристикам для конкретного завода.

Резка каких материалов возможна

Резать таким образом можно:

  • Обычную сталь. При этом максимально допустимая толщина листа максимум 20 см. Если использовать лист толще этого предела – нужен другой способ.
  • Нержавейку. Здесь тоже все упирается в толщину пласта, верхний ее предел 10 мм. При превышении возникает облой, причем направившиеся излишки не всегда удается удалить. Если нужно резать более толстую заготовку, назначают расплавный режим.
  • Алюминиевый сплав. Толщина листа максимум 6 мм. Зона воздействия в этом случае всегда с облоем.
  • Латунь. Режут листы не толще 6 мм из-за высокого сопротивления металла.

На каждый металлический лист нужны определенные настройки лазерного луча.

Этот метод категорически не подходит для особо прочных видов – вольфрамовых, титановых, молибденовых заготовок, листов из оксидированного алюминия. Если пренебречь запретом, станок просто выйдет из строя.

Как работает лазерная резка металла 1 - Термолекс

Преимущества и недостатки процесса

Несмотря на все возможности, лазерная обработка металла не универсальна, требует навыков и внимательности. Сложностей, которые ждут мастера, немного, но если о них забыть, они могут свести к нулю всю ранее сделанную работу и даже вывести технику из строя:

  • Перед каждым новым сеансом резки технику перенастраивают.
  • Нельзя резать листы толще 4 см, максимальные габариты их 150х300 см.
  • Нельзя сделать внутреннюю резьбу.

Лазерная резка нержавеющей стали и техника для нее дороги. Мало знать, чем и как выполняют лазерную резку, следует убедиться, что именно этот способ оправдан в конкретной задаче. К нему стоит прибегать в случае, если другие методы не годятся для листа такого типа и размеров. Или не гарантируют такой же результат, как с лазерным резаком.

И все же преимуществ у лазерного способа больше:

  • Заготовка не раскаляется при работе.
  • Подходит для материалов с разной теплопроводностью. Чем она выше, тем больше отдает тепла зона резки, больше тратится энергии.
  • В большинстве случаев удается избежать появления наплавленных отходов, а если они все же появляются, с ними почти всегда можно справиться без особых усилий. На поверхности не останется потеков или царапин.
  • Нет механического воздействия на поверхность листа– если нужен быстрый разрез без деформации и оплавления, подойдет этот способ.
  • Метод годится для множества металлических изделий, в том числе стальных и алюминиевых.
  • Не нужно докупать молды, пресс-формы.
  • Сравнительно низкая себестоимость производства деталей.
  • Неограниченность в вырезании – таким способом можно вырезать детали любой конфигурации.
  • Допускается гравировка металла.
  • При необходимости можно на детали сразу же высверлить заданное отверстие, не перенося ее к другому станку.
  • Автоматизированная технология раскроя листового металла.
  • Техника отличается высокой производительностью. Обработка металла займет меньше времени, чем другие способы.

У нас лазерная резка металла в Минске производится с точностью в 0, 1 мм.

Новое
Резка нержавеющей стали
Вернуться