Все о лазерной резке: технологии, возможности, преимущества

Лазерная резка – технология металлообработки, при которой специальный станок испускает лазерный луч, плавящий металл. Проход по контуру позволяет получить требуемую геометрию плоского изделия.

Особенности технологии

Для нагрева металла выше температуры плавления рабочий привод установки формирует и фокусирует луч. Он проходит через несколько линз – так повышается его мощность. При попадании на поверхность листа происходит плавление, а движение по направляющим задает геометрию детали.

Простые аппараты предназначены для обработки листов небольшой толщины. Для толстого проката используются станки с подачей инертного газа в рабочую зону – так расплавленный металл выдувается наружу, не препятствует дальнейшему процессу лазерной резки.

Характеристики сфокусированного луча:

• когерентность способствует повышению суммарной мощности излучения;
• минимальная расходимость луча, обеспечивающая его направленность;
• постоянная длина и частота (монохроматичность) – оптические линзы облегчают фокусировку на заданном расстоянии.

Под действием сконцентрированного луча происходит плавление металла, формируется ровный рез. Высокая теплопроводность способствует скорости работы. Так, воздействие осуществляется на поверхность листа, и практически моментально проникает внутрь из-за скорости плавления, металл испаряется, формируется отверстие.

Виды лазерной резки

Существует два типа воздействия, в результате которых происходит испарение или плавление. Первое предполагает применение мощных станков с высоким энергопотреблением. Экономическая целесообразность их применения не всегда обоснована. Невозможно таким способом обрабатывать толстые листы – способ применим только для тонкостенных изделий.

Плавление – более распространенный способ. Современная аппаратура позволяет работать в среде инертного газа, что расширяет область применения лазерной резки. В рабочую зону подается инертный газ, азот, кислород, воздух. С применением таких технологий можно сократить энергопотребление, повысить скорость резки, использовать маломощные станки для обработки толстолистового металла.

Лазерно-кислородная резка

Благодаря подаче кислорода в рабочую зону происходит активное окисление металла, что снижает его отражающую способность, нагрев происходит быстрее. На это уходит меньше времени, мощности и энергии. Горение в кислороде также происходит активнее, тепловая мощность зоны реза растет.

Кислород подается под давлением – так выдуваются частицы металла и продукты сгорания. Это облегчает дальнейшее поступление волн и газа в зону.

Особенности:

• высокая скорость резки;
• возможность регулировки размера режущего луча;
• создание реза шириной 100 мкм – минимальный показатель, отвечающий за сокращение перерасхода материала.

Луч находится внутри струи кислорода, поэтому имеет меньший на 1-2 мм диаметр. Чем тоньше лист и быстрее скорость движения головки, тем уже получится рез.

Также есть обратная зависимость давления потока кислорода от толщины заготовки – чем она тоньше, тем выше давление.

Технические характеристики:

• давление при резке тонкого листа составляет 3-4 атм., толщиной 25 мм – 0,3 атм.;
• зазор сопла составляет 0,5 мм для металла толщиной до 3 мм, и 3 мм для 25-30-миллиметрового листа;
• при мощности 6 кВт можно резать листы толщиной до 30 мм;
• толстые листы режутся с минимальной скоростью – около 0,5 м/мин.

Есть другие способы резки в кислородной среде.

LASOX – кислородная резка с лазерным лучом

Это одна из последних разработок, которая активно применяется для резки толстолистового материала. Поверхность нагревается лазером до температуры 1000 градусов, после этого подается струя кислорода под давлением 6-10 атм., разрезающая заготовку со сверхзвуковой скоростью. Диаметр струи больше 3 мм, расстояние от сопла до листа – 7 мм.

Этот способ актуален для заготовок большой толщины – от 30 до 100 мм. Однако скорость обработки сокращается до 0,2 м/мин.

В среде инертного газа

Применяется, если необходимо исключить окисление краев листов титана, нержавейки, алюминиевых сплавов. При этом не используется дополнительный источник нагрева, поэтому производительность сокращается.

В качестве инертного газа применяется аргон (для титана) или азот (остальные металлы). Он подается под давлением 10 атм. Размер сопла определяется шириной листа – чем он больше, тем быстрее расходуется газ, что повышает стоимость раскроя.

Термораскалывание стекла

Способ применим не только к стеклу, но и к другим хрупким материалам. Нагрев лучом происходит неравномерно, а инертный газ охлаждает поверхность. Это приводит к образованию трещины. Ее направление регулируется траекторией движения источника тепла, при этом грань получается четкой и ровной.

Сублимационный способ (испарение)

Этот метод предполагает минимальное тепловое воздействие на основу. Применяется преимущественно в микротехнологиях.

Заключается в высокой интенсивности излучения. Оборудование издает пикосекундные и наносекундные импульсы с длиной излучения до 1 мкм. Для этого применяются твердотельные, эксимерные лазеры, что сокращает КПД.

Для получения точного реза требуется качественная подготовка – он зависит не только от оборудования и его характеристик, но и от качества модели, чертежей. У нас можно заказать их разработку, а также непосредственно услугу лазерной резки.

Преимущества технологии

Механическая обработка металла необходима в разных отраслях промышленности, в том числе в авиации, медицине, машиностроении, станкостроении и т.д. Для этого используется лазерная резка, т.к. она обладает преимуществами:

• простота управления процессом;
• скорость изготовления;
• отсутствие перегрева детали;
• температурное воздействие на ограниченной площади;
• обработка легко деформируемых металлов;
• не нужна дальнейшая обработка изделий;
• применение для металла, пластика, текстиля, древесины;
• автоматизация процесса, что повышает точность и сокращает человеческий фактор;
• обработка сплавов с высокой теплопроводностью;
• отсутствие пыли при работе;
• создание деталей любой геометрии, в том числе из хрупких материалов.

Обработка осуществляется бесконтактным способом, что исключает повреждение поверхности, механические воздействия, появление деформаций. Качество реза не требует последующей обработки кромок.

Программное обеспечение позволяет минимизировать ручной труд, автоматизировать процессы, создавать изделия сложной конфигурации.

Заказывая такую услугу, нужно знать о недостатках. Это ограничение по размеру – лист должен быть не более 1,5х3 м, но параметры могут меняться в зависимости от модели станка. Простая механическая обработка дешевле, но выполняется дольше, требует последующей доработки кромок, уступает по точности.

Узнать о наших возможностях можно у менеджера. Позвоните нам, мы выполним резку, гибку, токарно-фрезерную обработку и прочие работы. Прайс пришлем по запросу на почту.