Погружение в процесс лазерной резки металла
Это современная широко распространенная технология обработки различных материалов. С помощью мощного и точного воздействия оптоволоконного лазерного луча можно раскроить листовой металлический прокат разных марок с высокой скоростью и безупречным качеством. В процессе работы почти не образуются отходы, изделия получаются ровными и не требуют дополнительного механического воздействия.
Как происходит обработка
Лазерная резка выполняется с помощью мощного луча, который фокусируется через систему зеркал и линз, затем направляется на определенный участок поверхности металла. В этом месте материал плавится, испаряется, прогорает, образуя ровную линию разреза. Программное обеспечение автоматизированного управления с ЧПУ контролирует процесс, направляя лазер по нужной траектории.
Испарение характерно для тонких металлических изделий. При толщине выше средних размеров излишки вещества удаляются с помощью азота, инертных газов, воздушных смесей, подаваемых специальным оборудованием. При поступлении в место резания активного кислорода не только выводятся продукты плавления, но поддерживается нужная температура, что сокращает время операции.
Важно, что при такой обработке заготовки не деформируются, поэтому экономятся материалы и почти не требуются дополнительные процедуры, такие как шлифовка, полировка, покраска.
Действия при резке материалов лазерным лучом
Прежде всего необходимо знать назначение детали, которую предстоит изготовить. С учетом этого рассчитываются размеры, определяются форма и другие характеристики материала изделия. Дальше действуют в следующей последовательности:
Выполнение эскиза и макета технической модели заготовки
Визуально представить будущую деталь можно с помощью программ автоматизированного проектирования. Затем художественное изображение посредством программного обеспечения превращается в пробный образец изделия. Необходимо определить точные размеры, указать геометрические фигуры, если они предусмотрены в детали, и преобразовать макет в машиночитаемую инструкцию.
Изготовление пробного изделия на станке
Теперь можно готовить агрегат непосредственно к работе: настроить лазерную установку, мощность, фокус и скорость. Загрузить металл для раскроя в станок, закрепив его. Нужно контролировать ход процесса, а пробный образец тестировать на соответствие требуемым стандартам точности и качества. Только после того как деталь отвечает всем сертификатам и допускам, начинают серийное производство.
От чего зависит качество резки
Достижение высокого уровня обработки изделий лазерным лучом возможно при соответствии должным параметрам ряда факторов. К ним относятся:
- вид металла или сплава;
- сечение заготовки;
- диаметр луча;
- мощность привода;
- количество линз;
- очистка материала от грязи, коррозии, обработка защитными средствами.
Точность и чистота готового среза определяются выбранным режимом получения результата и зависят от скорости движения режущей головки и толщины заготовки.
Преимущества и возможные недостатки лазерной резки металла
Технология широко применяется в разных отраслях промышленности: машиностроении, авиации, электронике, а также медицине. Для этого есть несколько оснований: впечатляющее качество исполнения, скорость получения результатов, минимальные материальные затраты. С помощью лазерного луча создаются декорации фасадов сложных конфигураций, необычные металлические скульптуры, изысканные украшения. К основным достоинствам лазерной резки металла относятся:
Высокая точность исполнения
Оборудование позволяет выпускать детали причудливой конфигурации и различной сложности, в том числе, прямоугольные, фигурные резы любой формы. Обрабатываемая поверхность не нагревается и не деформируется. Раскрой производится бесконтактным способом, без механического воздействия на заготовку. Ширина разреза составляет всего 0,1мм:это меньше, чем при других способах. Получается качественная продукция, которая почти не требует доработки.
Дополнительные плюсы использования лазерного луча
Универсальность: режет металлы и сплавы с высокой теплопроводностью, а также пластик, кожу, дерево, ткани без образования грязи и пыли. Раскрой любых материалов может выполняться в автоматическом режиме. Производственные затраты сведены к минимуму: отходов почти нет, отделка изделий не требуется. При резке лазером расходуется лишь электроэнергия, другие материалы не требуются. Сроки изготовления этим методом оптимальные.
Ограничения применения лазера для раскроя металла
Использование способа сдерживает прямая зависимость плотности разрезаемого материала от мощности луча. Лазер используется для раскроя листового металла сечением не более 20 мм и площадью менее 1,5 на 3 метра. Однако лучшее качество работы он показывает при обработке изделий толщиной до 6-8 мм. Стоимость использования лазерной установки довольно высокая, а эффективность зависит от типа луча. Могут возникнуть сложности при резке некоторых материалов, например, меди, латуни, высоколегированной стали.
Активность процесса снижается из-за того, что металлы отличаются повышенным коэффициентом отражения. Данный факт мешает лучевому потоку воздействовать целенаправленно.
Станки для лазерной резки металла требуют регулярного технического обслуживания для обеспечения стабильного функционирования. Отсутствие контроля за состоянием рабочих механизмов приводит к их преждевременному износу.
Особенности процесса раскроя материалов с помощью лазера
При проведении резки необходимо учитывать несколько моментов, от которых зависит результативность операции и качество продукции. К ним относятся:
- необходимый уровень мощности;
- применение газолазерной технологии.
Рассмотрим особенности обработки разных металлов.
Различие по мощности
Заготовки из черных металлов можно резать, расходуя 0,5 кВт. Алюминий, медь, латунь и сплавы потребуют не меньше 1 кВт мощности.
Использование газов при лазерной резке
Обработка деталей из высокоуглеродистой стали выполняется с кислородом. В месте воздействия лазера происходит активная термическая реакция, за счет чего значительно возрастает скорость операции. С целью улучшения качества при фигурном раскрое заготовок с углами или отверстиями дополнительно применяют инертный газ. С его помощью режут алюминий, латунь и их сплавы под давлением не выше 10 атмосфер: получаются ровные края среза с незаметными заусенцами.
Для качественной обработки изделий из нержавеющей стали используется азот. Газ подается к месту работы под давлением около 20-ти атмосфер.
Раскрой металлов с высокой теплопроводностью
Такая особенность меди позволяет резать ее при сечении до 0,5 мм. При повышенной плотности требуется воздействие большей мощности, что не всегда экономически выгодно.
Виды станков для резки лазером
Представляют собой инструменты, которые используют мощный луч для обработки материалов. Применяется несколько типов механизмов, с помощью которых производится раскрой металла. Наиболее распространены следующие виды:
Лазерные станки СО2
Используются в отраслях, где необходима высокая точность. Механизмы СО2 универсальны, легко разрежут не только сталь, но и пластик, дерево, картон. Для работы устройствам требуется газ: гелий, азот, аргон. Они не смогут сделать разрез на поверхности отражающих металлов.
Станки для раскроя с волоконным лазером
Отличаются большей мощностью и производительностью: подходят для резки тонких листов металлопроката. Механизмы с волоконным лазером отличаются не только безукоризненной точностью, но и высокой скоростью. Они востребованы там, где время выполнения заказа имеет важное значение. Часто используются для раскроя меди, латуни, алюминия. Важно то, что устройства функционируют без вспомогательного газа, хорошо фокусируются, надежны в работе.
Общее устройство лазерного агрегата
Для успешной работы нужно знать, подходит ли материал для данного механизма, соответствует ли его мощность запросам производства. Станки СО2 и с волоконным лазером состоят из следующих частей:
- источник питания;
- генератор;
- режущая головка;
- отражатель;
- панель управления;
- система ЧПУ.
Области применения лазерной резки
Технология распространена в разных сферах науки и производства. Вот наиболее популярные:
Автомобилестроение
Резка лазером применяется при изготовлении металлических составляющих двигателя автомашины и других деталей. Работа по их производству и сборке требует точности и повышенной скорости.
Электронная промышленность
Металлические детали для техники режутся с минимальным нагревом, что может обеспечить лазерный луч.
Ювелирное дело
При создании драгоценных украшений часто требуется вырезать сложные узоры на серебре или золоте. С такой тонкой работой безукоризненно справляется лазер. Ювелиры пользуются узконаправленным лучом при создании дорогих, уникальных изделий на заказ.
Строительство и архитектура
Здесь с помощью лазера режут металлические листы, панели, кровельный материал, сайдинг, из которых создают декоративные детали для привлекательных фасадов, необычных крыш, вывесок с замысловатыми изображениями.