Технологии лазерной резки металла

Технология лазерной резки металла – оборудование, особенности, видео

Лазерная резка, или LBC (Laser Beam Cutting), как она обозначается во всем мире, – это процесс, при котором материал в зоне реза нагревается, а затем разрушается при помощи лазера.

Промышленная резка металла с помощью лазера

Сущность лазерной резки металла

Лазерная резка металла, как понятно из ее названия, выполняется при помощи луча лазера, получаемого при помощи специальной установки. Свойства такого луча позволяют фокусировать его на поверхности небольшой площади, создавая при этом энергию, характеризующуюся высокой плотностью. Это приводит к тому, что любой материал начинает активно разрушаться (плавиться, сгорать, испаряться и т.д.).

Станок лазерной резки металла, к примеру, позволяет концентрировать на поверхности обрабатываемого изделия энергию, плотность которой составляет 10 8 Ватт на один квадратный сантиметр. Для того чтобы понять, как удается добиться такого эффекта, необходимо разобраться, какими свойствами обладает лазерный луч:

  • Лазерный луч, в отличие от световых волн, характеризуется постоянством длины и частоты волны (монохроматичность), что и позволяет легко фокусировать его на любой поверхности при помощи обычных оптических линз.
  • Исключительно высокая направленность лазерного луча и небольшой угол его расходимости. Благодаря такому свойству на оборудовании для лазерной резки можно получить луч, отличающийся высокой фокусировкой.
  • Лазерный луч обладает еще одним очень важным свойством – когерентностью. Это значит, что множество волновых процессов, протекающих в таком луче, полностью согласованы и находятся в резонансе друг с другом, что в разы увеличивает суммарную мощность излучения.

Процессы, происходящие при резке металла с использованием лазера, хорошо заметны на приведенных в статье видео. При воздействии луча на поверхность металла происходит быстрое нагревание и последующее расплавление подвергаемой обработке площади.

Быстрому распространению зоны плавления вглубь обрабатываемого изделия способствуют несколько факторов, в том числе и теплопроводность самого материала. Дальнейшее воздействие лазерного луча на поверхность изделия приводит к тому, что температура в зоне контакта доходит до точки кипения и обрабатываемый материал начинает испаряться.

Процесс лазерной резки в схематичной форме

Лазерную резку металла может выполняться двумя способами:

  • плавлением металла;
  • испарением обрабатываемого металла.

Для того чтобы выполнить резку металла методом испарения, требуется большая мощность оборудования и, как следствие, значительные энергозатраты, что не всегда целесообразно с экономической точки зрения. Ограничивают использование такого метода и строгие требования к толщине обрабатываемых изделий. Именно поэтому данный метод используют только для резки тонкостенных деталей.

Значительно большее распространение получила лазерная резка металла методом плавления. В последнее время лазерную резку методом плавления все чаще проводят с использованием газов (кислород, азот, воздух, инертные газы), которые с помощью специальных установок вдувают в зону реза (видео этого процесса можно легко найти в Сети).

Такая технология позволяет снизить энергозатраты, повысить скорость работы, использовать оборудование небольшой мощности для резки металла большой толщины. Конечно, это нельзя считать лазерной резкой в чистом виде, правильнее будет называть его газолазерной технологией.

Лазерная резка стали 10мм

Использование кислорода в качестве вспомогательного газа при выполнении лазерной резки позволяет одновременно решить такие важные задачи, как:

  • активизация процесса окисления металла (это позволяет снизить его отражающую способность);
  • повышение тепловой мощности в зоне реза (поскольку металл в среде кислорода горит более активно);
  • выдувание из зоны реза мелких частиц металла и продуктов сгорания кислородом, подаваемым под определенным давлением (это облегчает приток газа в зону обработки).

Преимущества и недостатки лазерной резки

Лазерная резка металлических изделий имеет целый ряд весомых преимуществ по сравнению с другими способами резки. Из многочисленных достоинств данной технологии стоит обязательно отметить следующие.

  • Диапазон толщины изделий, которые можно успешно подвергать резке, достаточно широк: сталь – от 0,2 до 20 мм, медь и латунь – от 0,2 до 15 мм, сплавы на основе алюминия – от 0,2 до 20 мм, нержавеющая сталь – до 50 мм.
  • При использовании лазерных аппаратов исключается необходимость механического контакта с обрабатываемой деталью. Это позволяет обрабатывать таким методом резки легко деформирующиеся и хрупкие детали, не переживая за то, что они будут повреждены.
  • Получить при помощи лазерной резки изделие требуемой конфигурации просто, для этого достаточно загрузить в блок управления лазерного аппарата чертеж, выполненный в специальной программе. Все остальное с минимальной степенью погрешности (точность до 0,1 мм) выполнит оборудование, оснащенное компьютерной системой управления.
  • Аппараты для выполнения лазерной резки способны с большой скоростью обрабатывать тонкие листы из стали, а также изделия из твердых сплавов.
  • Лазерная резка металла способна полностью заменить дорогостоящие технологические операции литья и штамповки, что целесообразно в тех случаях, когда необходимо изготовить небольшие партии продукции.
  • Можно значительно снизить себестоимость продукции, что обеспечивается за счет более высокой скорости и производительности процесса резки, снижения объема отходов, отсутствия необходимости в дальнейшей механической обработке.

Резка фанеры лазером

Наряду с высокой мощностью устройства для лазерной резки обладают исключительной универсальностью, что дает возможность решать с их помощью задачи любой степени сложности. В то же время для лазерной резки металла характерны и некоторые недостатки.

  • Из-за высокой мощности и значительного энергопотребления оборудования для лазерной резки себестоимость изделий, изготовленных с его применением, выше, чем при их производстве методом штамповки. Однако это можно отнести лишь к тем ситуациям, когда в себестоимость штампованной детали не включена стоимость изготовления технологической оснастки.
  • Существуют определенные ограничения по толщине детали, подвергаемой резке.

Виды оборудования для лазерной резки

Оборудование для лазерной резки металла делится на три основных типа.

Газовые установки для лазерной резки

Газы в таких установках, использующиеся в качестве рабочего тела, могут прокачиваться по продольной или поперечной схеме. Принцип работы таких лазеров заключается в возбуждении атомов газа под действием электрического разряда, вследствие чего частицы начинают излучать монохроматический свет. Большое распространение в современной промышленности нашли щелевидные установки, работающие на углекислом газе. Они достаточно компактные, при этом мощные и отличаются простотой в эксплуатации (в Интернете достаточно много видео, на которых показана работа таких установок).

Принцип действия газового лазера

Конструкция такого оборудования состоит из двух основных элементов: лампы накачки и рабочего тела, в качестве которого чаще всего используется стержень из искусственного рубина. В состав последнего также включен неодим иттриевого граната. Лампа накачки в таких аппаратах необходима для того, чтобы передать на рабочее тело требуемое излучение. Чаще всего такие установки для лазерной резки работают в импульсном режиме, но есть и модели, функционирующие непрерывно.

Принцип действия рубинового лазера

В газодинамических установках рабочий газ предварительно нагревается до 2–3 тысяч градусов, затем на высокой скорости (выше скорости звука) пропускается через специальное сопло, а после этого охлаждается. Такое оборудование является очень дорогостоящим, как и сам процесс формирования лазерного луча, поэтому его использование очень ограничено.

Если посмотреть видео работы лазерной установки, то очень сложно определить, к какой группе она относится. Для этого необходимо получить представление об устройстве такого оборудования.

Читайте также  Кроссовер Acura MDX получил спортивную версию MDX A-Spec‍

Любое оборудование для выполнения лазерной резки, к какой бы группе оно ни принадлежало, содержит следующие элементы:

  • систему, отвечающую за передачу и образование газа и излучения (в состав такой системы входят сопло, устройство для подачи газа, юстировочный лазер, поворотные зеркала, оптические элементы и др.);
  • излучатель, оснащенный зеркалами резонатора, содержащий активную среду, устройства для накачки и обеспечения модуляции, если она необходима;
  • систему управления всеми параметрами работы оборудования и осуществления контроля за их соблюдением;
  • узел, обеспечивающий перемещение обрабатываемого изделия и лазерного луча.

Лазерная резка металла: основы технологии и главные преимущества

Лазерная резка металла является на сегодняшний день, пожалуй, самым передовым и технологичным способом обработки металлов. Технология резки основывается на том, что обрабатываемая поверхность материала подвергается мощному воздействию лазера определенной длины волны.


Плазменная резка Устройство технологического оборудования для лазерной обработки металла довольно сложное и нет необходимости в его глубоком описании. Есть смысл лишь отметить базовые преимущества данного способа. В первую очередь, это наименьшая среди всех способов резки ширина реза. Она действительно небольшая, всего 0,1 мм, что не может не впечатлять.

Эффективный этот способ и при разрезании листового металла. При таком способе качество обрабатываемых поверхностей очень хорошее и производительность достаточно высокая. Как известно, при других способах резки имеют место статические и динамические напряжения на поверхности металла. Так вот, при лазерной резке они отсутствуют. Так как световой поток лазера сфокусирован в конкретной точке обрабатываемой поверхности этому способу резки присуща высокая точность выполняемых работ.

В качестве преимущества при резке лазером можно назвать то, что края заготовок при осуществлении резки выходят гладкими и ровными, заусенцы на краях отсутствуют. Только некоторый оттенок или след на металле, который образуется в процессе резки из-за воздействия высокой температуры, может немножко ухудшить общее впечатление. Этот способ подойдет, когда необходимо сделать важную деталь очень точно и без последующего механического воздействия.

Лазерный луч используют для обработки металла сечением 15-20 мм. Вместе с тем, наибольшую эффективность и лучшее качество работы лазер демонстрирует при обработке деталей толщиной до 6 мм.


Сварочное производствоСреди недостатков данного способа следует выделить такие. В первую очередь, это невысокий КПД лазера, который находится в пределах всего 15%. Такой показатель не позволяет эффективно работать с сечением больше 12 мм. Лазерная резка не может быть использована для резки алюминия и титана, с материалами, которые имеют высокий коэффициент отражения (например, высоколегированные стали). То есть, лазерная резка не предназначена для абсолютно всех материалов. И последнее. Ограничением места использования данного способа есть достаточно сильная зависимость толщины обрабатываемого материала от мощности лазера.

Какие еще уникальные возможности есть у лазерной резки? Безусловно, это возможность совершать не только прямолинейную резку, но и делать фигурные резы различной произвольной формы, чего нет у других методов. Немаловажно отметить, что данному способу присуща возможность автоматизировать процесс резки и исключить так называемый «человеческий фактор». При резке лазеров расходуется только электроэнергия, использовать другие расходные материалы нет необходимости. Лазерный способ так же предпочтительнее при обработке деформированных деталей и заготовок.

Применяя лазерную обработку на практике, можно получать не только прямолинейные и фигурные срезы. Лазеры можно использовать по-разному. Их применяют, когда деталям необходимо придать привлекательный внешний вид с глянцевой поверхностью, когда есть необходимость фрезеровать детали или делать в них пазы.

Таким образом, лазерная обработка металлов является современным и высокоэффективным способом, хотя и отличается дороговизной производства.

Технологии лазерной резки металла

Санкт-Петербург, поселок Металлострой, дорога на Металлострой, д.10, лит.Б, пом.7-Н

Москва, 1-й Красногвардейский пр-д, 9, офис 1887(БЦ Москва-Сити)

Пн-Пт, с 09:00 до 18:00

Методология резки металла

На сегодняшний день наиболее широко применяются следующие методы обработки поверхностей из металла: механический, электромеханический, физико-механический, электрофизический, кислородный и плазменный способы резки.

Недостатки и достоинства различных методов

Самый первый способ обработки металла — механический — уже давно известен человечеству. Ленточные пилы, фрезы, ножовочное полотно — инструменты, с помощью которых осуществляется резка. Масса достоинств данного метода перечеркиваются существенными недостатками, что заставляет использовать другие варианты при разделении листовой стали. Главные минусы механической резки — невысокая скорость обработки металлических листов, быстрая изнашиваемость используемого оборудования и возможность вырезать только прямые линии, исключая изгибы.

Методы обработки металла, основанные на электрофизическом, электрохимическом или физико-химическом способах рекомендуется применять в некоторых случаях вместо механической резки. Электроэрозионная обработка, например, позволяет достичь высокой точности при работе с металлом повышенной прочности, что является большим плюсом по сравнению с механическим методом. Однако в промышленности данные способы используются нечасто ввиду невысокой скорости резки и падения продуктивности промышленного производства.

Плазменная и кислородная резка позволяют гарантировать хорошие скорости на производстве, однако чистота реза этими способами оставляет желать лучшего. В этом случае для достижения нужного результата металл проходит через дополнительную механическую обработку.

Технология лазерной резки

Основой лазерной обработки является луч лазера, который можно сконцентрировать в очень маленькое пятно на поверхности обрабатываемого материала. При этом луч плавит металл. Чтобы сделать из лазера инструмент для обработки, на пути его свечения, в нескольких сантиметрах от поверхности обрабатываемого материала, устанавливается фокусирующая линза.

Фокусируясь, лазерное излучение концентрирует огромную энергию в одной точке, что позволяет разрезать любые сплавы металлов с разными теплофизическими свойствами. Важным является то, что деталь не деформируется при резке, так как смежные с областью обработки зоны практически не подвергаются тепловому воздействию. Это способствует высокой точности резки нежестких и легкодеформируемых деталей. Рез, имея меньшую зону термического влияния, чем при обработке другими способами, выходит очень ровным и узким. Неоспоримым преимуществом также является высокая производительность без ущерба для качества. Благодаря установкам на основе газовых и твердотельных CO2-лазеров, работа которых основана на импульсно-периодическом или непрерывном режимах излучения, процесс автоматизируется без особых трудностей.

Возможны два механизма резки лазером — испарение и плавление. На практике применяется плавление, а чтобы расплавленный металл не затекал в образованный от реза канал, в зону резки подают газовую струю (воздух или кислород). При газолазерной обработке (именно так называется данный процесс) струя газа выдувает расплавленный металл из полости образующегося реза. Таким образом, лазерная резка металла сочетает в себе высокую скорость процесса, приемлемую цену и безупречное качество изделий.

Технические характеристики оборудования для резки металла лазером:

  • размеры изделия: лист 3000х1500 мм;
  • обрабатываемый материал:
    • алюминий до 12,0 мм в толщину;
    • нержавеющая сталь до 14,0 мм;
    • углеродистая сталь до 20,0 мм;
  • максимальный вес металлического листа: 920 кг;
  • точность: +/- 0,1 мм.

Основные достоинства лазерной обработки металла:

  • возможность работы даже с хрупкими металлами;
  • высокая, по сравнению с другими методами, производительность: при использовании кислорода скорость резки на углеродистом металле составляет от 0,5 до 25 м/мин в зависимости от толщины листа;
  • точность резки лазером составляет +/- 0,1 мм (+/- 0,05 мм при повторяемости) при неизменно высоком качестве. Такие параметры достигаются за счет постоянной скорости лазерного луча. Практически во всех проделанных отверстиях есть возможность нарезать. ;
  • шероховатость металла после обработки не уступает качеству механического реза;
  • при изготовлении небольших партий деталей затраты на подготовку к производству окажутся наименьшими;
  • минимальное количество отходов благодаря автоматической раскладке заготовок на металлическом листе.
Читайте также  В Детройте может дебютировать концепт легендарной Supra

Виды деталей, производимых лазерной резкой:

  • для производств машиностроения;
  • для всевозможных полок, стеллажей, подставок, торгового оборудования;
  • для шкафов и корпусов любого назначения.

Потребители нашей продукции:

  • приборостроительные предприятия;
  • вагоноремонтные и вагоностроительные производства;
  • производители дорожно-строительного оборудования;
  • энергетические предприятия;
  • оборонно-промышленный комплекс и другие.

Ознакомиться с фотографиями деталей, изготавливаемых при помощи лазерной резки, вы можете в нашей галерее.

Лазерная резка осуществляется по чертежам заказчика. При желании наши специалисты самостоятельно создадут чертежи металлоизделий в современных CAD-программах. Стоимость лазерной резки рассчитывается индивидуально для каждого заказа. Во внимание принимается вид материала, сложность и длина вырезаемого контура, количество отверстий и габариты детали. Кроме того, непосредственное влияние на окончательную стоимость оказывает объем заказа.

  • О компании
  • Услуги
  • Оборудование
  • Готовые работы
  • Цены и акции
  • Сертификаты
  • Контакты
  • Лазерная резка металла
  • Координтатно-пробивные работы
  • Гидроабразивная резка металла
  • Гибка листового металла
  • Плазменная резка металла
  • Сварка
  • Сборка

zakaz@ltdmtp.com

Санкт-Петербург, поселок Металлострой, дорога на Металлострой, д.10, лит.Б, пом.7-Н

Технология лазерной резки металла

Резка металла с помощью оборудования для лазерной резки металла – это одна из передовых технологий, которая используется наравне с использованием газа и плазмы при обработке металлов. Эти принципы обработки относятся к немеханическим способам и основываются на воздействии температур на поверхность металла.

Особенности технологии лазерной резки металла

В основе технологии лазерной резки лежит то, что луч имеет точное направление и получается при работе специализированного оборудования. Контакт лазера с поверхностью в таких случаях равняется нескольким микронам, а кристаллические решетки материалов достигают температуры, необходимой для плавления металла.

Минимальность соприкосновения луча с поверхностью обеспечивает то, что остальная часть детали не нагревается во время работы. Это обеспечивает безопасность персонала при использовании оборудования.

Еще одним достоинством является погрешность, которая достигает минимума. В местах разреза металл плавится и сразу испаряется, выкипает. При этом расстояние от оборудования для лазерной резки металла до детали должно составлять пару сантиметров, но не более.

Для работы допускаются металлические детали небольшой толщины, иначе лазерный луч может не справиться с поставленной задачей.

Работа настолько аккуратна и эффективна, что деталь, обработанная подобным способом, может не обрабатываться дополнительно и сразу отдается к следующему необходимому процессу или в использование. Это значительно экономит затраты производителя.

И хотя главным назначением является вырезание деталей и заготовок, при помощи лазерного оборудования можно фрезеровать и просверливать углубления необходимого диаметра и глубины. Основным недостатком является невозможность внутренней резьбы.

Оборудование для лазерной резки металла отлично подходит для выполнения гравировки, в таком случае не стоит применять трудное в использовании оборудование, а диаметр лазерной установки должен быть минимальным.

Плюсы и минусы технологии лазерной резки оборудованием

Хотя обработка лазером считается самым качественным и современным способом среди всех остальных, она имеет как преимущества, так и недостатки.

  • Из-за отсутствия механического воздействия обработке могут подвергаться любые металлы: от хрупких до достаточно прочных материалов.
  • Высочайшая точность разреза и ровно обработанные края детали. Отсутствие дефектов при работе.
  • Деталь сразу готова к использованию и не требует дальнейшей обработки.
  • Из-за точности работы имеется возможность кроить детали абсолютно любой формы.
  • Для загрузки формы в аппаратуру достаточно чертежа, выполненного в любой чертежной программе.
  • Высокая эффективность в сочетании с производительностью, которая на порядок выше.
  • Возможность компактного размещения деталей на одном листе.
  • Общая экономия со стороны использования ресурсов, финансов и рабочего времени.

Минусы:

  • Достаточно дорогостоящее оборудование.
  • Не подвергаются воздействию и обработке металлы с повышенными отражающими свойствами.
  • Допустимая толщина для обрабатываемого металла – 20 миллиметров.

Принцип работы оборудования лазерной резки металла

Конструкция аппаратов намного проще и компактнее, но обладают они большей мощностью, чем другое оборудование для обработки металла.

Главным элементом аппарата является стержень, который является сердцем излучателя. Благодаря непрерывному световому потоку стержень возбуждается и накачивается.

Специальная система задает лучу фокус, а резонаторы придают ему необходимую для плавления силу.

Все узлы аппарата управляются программно с помощью автоматизации и заложенного в память станка ПО.

Самым используемым и продуктивным газом в аппаратах является кислород, так как при его использовании возможно достичь наибольшей температуры в сравнении с использованием других газов. Это происходит за счет реакции, которая получается при соприкосновении кислорода с раскаленной поверхностью металла. От чистоты кислорода зависит скорость обработки.

Технология лазерной резки металла на выставке

Подробнее с технологиями лазерной резки металлов можно ознакомиться на выставочных семинарах и экспозициях.

На выставке «Металлообработка» представлены самые современные образцы моделей отечественных и зарубежных производителей. Здесь вы сможете не только выбрать лазерное оборудование для резки металла от производителя по выгодным ценам, но и ознакомиться с его принципом действия, посмотреть его в работе.

Лазерная резка металла

Почему лазерная резка металла хоть и является дорогостоящей операцией, все равно очень востребована сегодня. Все дело в качестве реза и высокой скорости процесса. При этом резка металлов лазером практически проводится без отходов, потому что толщина среза очень тонкая. К достоинствам можно добавить ровные кромки, которые практически не требуют механической доработки, разрезаемые металлические заготовки не подвергаются деформации (только незначительно нагреваются участки, прилегающие к зоне реза). По сути, с помощью лазерной резки получается уже готовое изделия, которое можно использовать в дальнейшем по прямому его назначению.

Технические характеристики проводимого процесса:

  • скорость резки металлов: 0,167-12,5 м/с;
  • отклонение деталей он нормативных размеров: 0,05-0,2 мм;
  • ширина среза сталей толщиною 0,5-5 мм: 0,1-0,3 мм;
  • может на кромках оставаться небольшой слой срезанного металла, который легко отделяется.

Лазерной резкой металлов можно резать любые металлические профили: листы, трубы, уголки и прочее. К тому же резке подвергаются металлические изделия, изготовленные по разным технологиям: литье, штамповка, прокат и так далее. От толщины заготовки зависит мощность используемого лазера. К примеру, чтобы разрезать деталь толщиною 12-15 мм, необходим лазер мощностью 1,5 кВт. Для резки заготовки толщиною 4-5 мм требуется лазер мощностью 0,5 кВт. При этом нет необходимости зачищать металлические заготовки, то есть подготавливать их к процессу. Единственное – это удаление антикоррозионной смазки, которую наносят в заводских условиях на некоторые профили.

Технология лазерной резки металлов

Процедура резки достаточно проста. Лазер – это тонкий луч, который на металлической заготовке образует точку. Металл на этой точке быстро нагревается до температуры плавления и начинает закипать, а затем испаряться. Если режется тонкий металлический элемент, то это происходит именно так. С толстыми деталями немного сложнее, потому что большое количество металла не может испаряться. Поэтому в технологию добавляют газ, который выдувает расплавленный металл из зоны реза. В качестве газа можно использовать кислород, азот, любой инертный газ или обычный воздух.

Виды лазерной резки

В основе технологического процесса лежат несколько элементов, которые и определяют процесс резки металлов лазером. А именно:

  • источник энергии;
  • рабочий элемент, который и образует лазерный поток;
  • блок, в состав которого входят специальные зеркала, такой прибор называется оптический резонатор.
Читайте также  Где заказывать запчасти для иномарки?

Именно рабочий элемент и создает классификацию лазерных установок, в которых сам режущий инструмент разделяется по мощности.

  1. Мощностью не больше 6 кВт – называются твердотельными.
  2. 6-20 кВт – это газовые.
  3. 20-100 кВт – газодинамические.

К первой позиции относятся технологии, в которых используется твердое тело: рубин или специальное стекло с добавками флюорита кальция. Такие лазеры могут создать мощный импульс буквально за несколько долей секунд, к тому же они работают как в импульсном режиме реза, так и в непрерывном.

Вторая позиция – это лазер на основе газовой смеси, которая нагревается электрическим током. Электроэнергия придает направленному потоку газов монохромность и направленность. В состав смеси входят углекислый газ, азот и гелий.

Третья позиция – это также газовый лазер на основе углекислого газа. Газ нагревают и пропускают через узкий проход, где он остывает и расширяется одновременно. При этом выделяется огромная тепловая энергия, которая и режет металл большой толщины. Точность реза высокая, потому что данный вид лазера обладает большой мощностью. При этом расход энергии луча небольшой.

Режимы резки

Параметров, которые влияют на резку, достаточно много. Это и скорость проводимого процесса, и мощность лазера, его плотность, фокусное расстояние, диаметр луча, состав излучения, вид и марка разрезаемого металла. К примеру, низкоуглеродистые стали режутся быстрее, чем нержавейка, почти на 30%. Если кислород заменить обычным воздухом, то скорость реза снижается почти в два раза. Скорость резки алюминия лазером мощностью 1 кВт составляет в среднем 12 м/с, титана – 9 м/с. Эти показатели соответствуют технологии, в которой применяется кислород.

Выбирая определенный режим резки, необходимо понимать, что от выбранных параметров будет напрямую зависеть и качество реза. Оно характеризуется точностью вырезанной детали, шириною реза, шероховатостью поверхности образованных кромок, их ровностью, наличием на них оплавленного металла (грата), зоной температурного влияния лазера (глубиною). Но, как показывают исследования, на качество больше всего влияет скорость резки и толщина заготовки.

Для примера можно привести показатели качества лазерного процесса, который производился при мощности 1 кВт, с использованием кислорода, газ подавался в зону резки под давлением 0,5 МПа. При этом диаметр сфокусированной точки составлял 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

Есть еще один параметр резки металлов при помощи лазера – это точность. Определяется она в процентном соотношении и зависит от качества самого технологического процесса. Требования к данному параметру основываются на толщине разрезаемой детали и на том, для каких нужд данная заготовка будет использована. Что касается толщины, то погрешность может составлять 0,1-0,5 мм, если лазером разрезается металлический профиль толщиною до 10 мм.

Преимущества и недостатки лазерной технологии

Лазерная резка металла имеет ряд весомых преимуществ перед другими видами резки. Вот несколько ее достоинств.

  • С помощью лазера можно резать достаточно широкий диапазон толщины металлических изделий: медных – 0,2-15 мм, алюминиевых, 0,2-20 мм, стальных – 0,2-20 мм, из нержавеющей стали – до 50 мм.
  • Полное отсутствие контакта режущего инструмента с разрезаемым металлом. А это открывает возможности работать с хрупкими и легко деформирующими заготовками.
  • Просто получаются изделия с замысловатыми формами. Особенно, если резка производится на станке с компьютерным обеспечением. Нужно просто в блок управления загрузить чертеж будущей детали, и оборудование само разрежет его с большой точностью.
  • Высокая скорость процесса.
  • Если необходимо изготовить металлическую деталь небольшой партией, то именно лазерная резка может заменить такие сложные технологические процессы, как штамповка и литье.
  • Минимум отходов и чистота среза – это снижение себестоимости производимых металлических деталей, что влияет на снижение конечной цены изделия.
  • Универсальность самой лазерной технологии, с помощью которой можно решать достаточно сложные поставленные задачи.

Если говорить о недостатках лазерной резки, то их не так много. Главный недостаток – это высокое энергопотребление, поэтому данный процесс самый дорогостоящий на сегодняшний день. Хотя если сравнивать со штамповкой, которая также отличается минимальными отходами и высокой точность и качеством конечного продукта, то, учитывая изготовление оснастки, можно сказать, что лазер будет-то дешевле. И второй недостаток – ограничения резки по толщине. Все-таки 20 мм – это низкий предел.

Оборудование

Установки лазерной резки (см. фото) с твердотельным элементом состоят из лампы накачки и рабочего тела. Первая необходима для того, чтобы аккумулировать световой поток и передать на искусственный рубин излучение требуемых параметров.

Газовые установки – это более сложная конструкция, в которой газы проходят через электрическое поле. Здесь они заражаются и начинают излучать свет монохроматического типа (постоянная длина и частота световой волны). Прокачка газов может производиться в установках продольно или поперечно. Большое распространение сегодня получили щелевидные модели, которые обладают большой мощностью. При этом они очень компактны и просты в эксплуатации.

Газодинамические установки – самые дорогие. В них и процесс образования лазера сложен. Сначала газы нагреваются до температуры 2000-3000С. После чего их прогоняют с огромной скоростью через сопло, где газовый поток сужается и уплотняется. Далее, его остужают. Такой лазер обладает большой мощностью.

Если посмотреть видео, как работает каждая из вышеописанных установок, то сказать, к какому виду она относится, практически невозможно. Необходимо знать чисто конструктивные особенности аппаратов. Но все виды лазерного оборудования обязательно в своем составе имеют одинаковые элементы. А именно:

  • Система, с помощью которой получается лазерное излучение. В него входят зеркала, оптические элементы, сопло для сужения потока газов, механизм, подающий газы в установку.
  • Излучатель, резонатор.
  • Система контроля над процессом образования лазера и настройки параметров.
  • Блок перемещения режущего инструмента и заготовки.

Как уже было сказано выше, оптимальные условия использования лазерного оборудование – это производство металлических изделий небольшими партиями. При этом специалисты говорят о том, что резать лазером лучше заготовки толщиною не больше 6 мм. Потому что срез получается высокого качества при большой скорости процесса. На кромках не образуется окалины, что позволяет передавать изделия на следующий этап изготовления без предварительной обработки.

Область реза (кромки) у заготовок толщиною до 4 мм получается ровной, прямолинейной и гладкой. У более толстых заготовок кромки могут иметь погрешность в размере. Необходимо отметить, что, делая отверстие в металлической детали, нужно понимать, что внешний диаметр будет немного меньше внутреннего.

Обязательно ознакомьтесь с видео, размещенном на этой странице сайта, где показан процесс лазерной резки.