Что такое лазерная резка металла

Лазерная резка металла: что это такое, плюсы и минусы

Лазерная резка в профессиональных кругах обозначена как Laser Beam Cutting или же сокращенно LBC по своей сути предусматривает нагревание того или иного участка изделия и его последующее разрушение посредством луча лазера.

Суть и технология лазерной резки

Луч лазера фокусируют на небольшом участке изделия и формируют на поверхности высокой плотности энергию, достаточной для обработки металла. Например, для быстрого плавления металла необходима плотность в 108 Ватт на 1 см. кв., и при данном показателе можно добиться таких свойств лазерной установки:

1. Монохроматичность. В этом случае луч лазера обладает частотой постоянной и неизменной длиной волны, что позволяет добиться точности его фокусировки на определенном участке посредством простой системы линз.
2. Направленность. Луч лазера можно сконцентрировать на значительно малом участке поверхности. Направленность лазера будет в сотни и тысячи раз точнее луча света.
3. Когерентность – за счет существующего резонанса достигается высокий уровень мощности. Такие колебания дают волновые процессы, которые независимо от временных рамок будут протекать согласованно.

Независимо от площади и свойств обрабатываемой поверхности, свойства луча лазера и процесса обработки будут протекать одинаково. Достигается это за сет распространения тепла на поверхности обрабатываемого объекта.

В области, на которую направлен луч лазера идет нагрев изделия до уровня необходимой температуры плавления – за определенный промежуток времени металл еще больше нагревается и сам процесс плавления идет в его глубь.

При необходимости можно добиться уровня кипения металла и фиксация его испарения.

Все это дает возможность проводить резку металла по 2 специальным схемам:

1. Процесса испарения.
2. Процесса плавления.

Согласно методу испарения – его применяют при повышенных расхода электроэнергии. Но это не всегда экономически выгодно с позиции экономии, да и метода подходит лишь для обработки тонкого листа стали.

Потому чаще всего обработку проводят методом плавления и для снижения затрат энергии увеличивается сама скорость процесса резки металла, можно обрабатывать более толстый слой металла. Часто специалисты вдувают в сам процесс лазерной резки дополнительный состав газа – инертный или азотный, кислородный.

В частности, сам вспомогательный состав газа может выполнять следующие функции и задачи:

1. Ускоряет процесс окисления стали и снижает ее отражающие свойства.
2. Дает дополнительный процесс тепла за счет того, что струя лазера горит активней благодаря дополнительной поставке газа.
3. Уносит благодаря более мощной струе из зоны сгорания продукты переработки и плавления, мелкие частики.

Раскрой металла лазером имеет массу положительных характеристик:

1. Можно раскроить лист стали небольшой толщины – от 0.2 до 1 мм, да и более массивные листы, до 20 мм., а то и толщине до 50 мм.
2. При процедуре резке лазером луч не контактирует механически с материалом и это позволит качественно обработать хрупкие и легко деформируемые поверхности.
3. Для раскроя изделия – достаточно сделать файл с рисунком, а все остальное выполнит программа, компьютер, допуская минимум погрешностей не боле чем в в 0.1 мм.
4. Резка тонкого листа проводится на большой скорости, это же касается и резки изделий из твердого металлического сплава.
5. Нет необходимости готовить форму для литья или же закупать дорогие пресс – формы.
6. Показатели скорости резки – высокие, как и сама производительность, расход материала – оптимальный с минимальными отходами, что в итоге ведет к снижению себестоимости производственного процесса.

Помимо этого, станок лазерной резки можно назвать универсальным – на нем можно производить практически любые детали, независимо от их сложности.

Если говорить о минусах резки лазером, то тут можно выделить такие моменты:

1. Прежде всего, такая обработка более дорогая в сравнении с иными методами обработки.
2. Да и сама толщина обработки листа металла ограничена.

Установка лазера для резки – что это?

На современном рынке лазерных установок представлены самые разнообразные модели, с разным уровнем мощности. Условно их можно поделить на такие типы:

1. Газовый тип. Представлены с продольной/поперечной подачей смеси газа, который применяется в качестве рабочего тела. В таком агрегате смесь газа подается через спецтрубку под действием насоса. При этом электрический наряд для накачивания смеси газа обеспечивает ее атомы, которые пребывают в активном энергетическом состоянии. Самыми эффективными компонентами лазерной установки называют углекислотные щелевидные системы.
2. Твердотопливная система. В такой системе обязательна лампа накачки – без нее нет возможности передавать необходимый уровень излучения. Рабочим источником тепла в этом случае выступает графитовый или же из неодимового стекла стержень. Такие системы работают в импульсном режиме, хотя при необходимости их настраивают на непрерывный режим работы.
3. Газодинамические установки. Такие системы схожи с газовыми установками, но в них газовая смесь нагревается до температуры в 2-3 тысячи градусов. После ее пропускают через соло на уровне звуковой скорости и после охлаждается. Данный процесс достаточно сложный и дорогостоящий, потому в силу множества своих операций редко применяется на практике.

Комплектация каждого станка для лазерной резки металла лазером включает в себя такие составляющие:

1. Комплекс специального образования и последующей передачи газовой смеси, излучения – сам сопло и система подачи направленного потока газа, поворотные зеркала и лазер, система постановки фокуса и оптических затворов.
2. В систему входит и излучатель, с системой зеркального резонатора, активная среда и система накачки и модуляции.
3. Автоматическая система управления, плюс специальный ряд подсобных систем, работающих в рамках параметра самого станка.
4. Наличие системы координирующего устройства, которое необходимо для перемещения потоков волн в пространстве лазерного луча.

Источник: https://www.stroysmi.ru/metalloprokat/lazernaya-rezka-metalla-chto-eto-takoe-plyusy-i-minusy/

Где применяется лазерная резка

Технология лазерной резки позволяет резать материалы из пластика или металла с максимально высокой точностью. Это особенно важно именно в случае с металлом, ведь для того, чтобы его можно было использовать во время работ, материала должен сохранить все свои изначальные параметры. В противном случае использовать его будет невозможно.

Важно отметить, что лазерная резка — это относительной новый способ обработки металла, отличающийся предельно высокой производительностью. Именно поэтому процесс изготовления самых разных конструкций из металла и пластика существенно облегчается.

В случае мелкосерийного производства лазерная резка позволяет сделать производство куда более простым и быстрым. Это отражается и на конечной цене того либо иного продукта.

Стоит ли говорить о том, что лазерная резка — это коммерчески оправданный метод, который позволяет сэкономить время и деньги.

Сферы применения и преимущества (плюсы)

Если бы не многочисленные преимущества этого метода, он вряд ли стал бы таким популярным. Каковы же главные достоинства этого метода?

• Сфокусированное излучение лазером способно обеспечить высочайший уровень концентрации энергии, что позволяет добиться разделения любого вида пластика или металла вне зависимости от свойств теплофизического характера. Также стоит отметить и то, что таким образом можно получить максимально узкие разрезы, имеющие минимальную зону термического влияния.
• Ещё одно крайне важно достоинство материала касается возможности обработки самых разных материалов. Более того, лазерная резка не может оказывать какое-либо механическое воздействие на металл. Это особенно важно, если речь идёт о создание нестандартной конструкции, которая будет использоваться во время возведения какого-либо сооружения. Более того, все мелкие деформации, которые могут возникнуть непосредственно во время резки, незначительны. Как раз поэтому лазерная резка — это метод, для которого характерная высочайшая точность.
• Данный способ можно применять как в случае с недостаточно жёсткими, так и легкодеформируемыми конструкциями, деталями или заготовками. Так как для лазерного излучения характерна большая мощность, с помощью этого способа можно достичь завидной производительности труда, которая будет сочетаться с непревзойдённым качественным уровнем поверхности реза.
• Ещё одно достоинства имеет большое значение для тех, кто занимается лазерной резкой самостоятельно. Как известно, некоторые методы подходят только профессионалам, которые обладают определённым знаниями, а также богатым опытом. В случае с лазерной резкой всё обстоит совершенно иначе. В частности, управлять лучом лазер очень легко и просто. С этой задачей справится даже неподготовленный человек, который впервые видит перед собой лазер. Поэтому лазерным лучом можно работать с контурами самых сложных форм. Более того, таким образом можно вырезать объёмы детали, а также заготовки с высочайшим степенью автоматизации процесса.
• Если сравнить лазерную резку с любыми другими методами работы с пластиком или металлом, то окажется, что ему просто нет равных. Традиционные способы обработки металла не обладают и малой частью тех преимуществ, которые характерны для лазерной резки. Стоит ли говорить о том, что традиционные методы обработки не могут похвастаться тем же уровнем коммерческой выгод, что метод резки лазером.
• Нельзя не упомянуть и про важное значение лазера в современном производственном секторе экономики, для которого характерно понижение уровня серийности производства. Также в последнее время требования к выпускаемым изделиям меняются всё чаще и чаще. Из-за этого возникла потребности ориентироваться на различные гибки автоматизированные решения, поэтому многие специалисты вынуждены констатировать тот факт, что лазерная резка стала просто незаменимой. Она обладает поразительным удобством и гибкостью.
• Если же речь идёт о художественной или фигурной резке, то без лазера и вовсе обойтись не получится. Любые другие методы не позволят достичь требуемой точности.

Среди менее значимых преимуществ стоит отметить следующие:

• Полное отсутствие каких бы то ни было механических воздействий на обрабатываемый материал, что даёт возможность обрабатывать даже самые хрупки или деформируемые предметы.
• С помощью лазера можно обрабатывать самые разные виды металла, а также пластика. Речь идёт даже о цветных металлах.
• Во время выпуска малой партии какой бы то ни было продукции эффективнее провести именно лазерный раскрой, чем пытаться изготовить дорогостоящие формы, предназначенные для литья. Таким образом можно сэкономить весьма большую сумму денег.
• Также во время использования подобного метода можно достичь уникальной точности. Речь идёт о 0.001 мм на 1 лист, чья толщина достигает 2 мм.
• Для проведения автоматического раскроя материал нужно подготовить чертёж выбранного изделия, для чего достаточно простейшей инженерной программы. После этого нужно перенести чертёж на компьютер, предназначенный для установки. Всё это существенно проще, нежели использование других способов обработки.
• Стоит упомянуть ещё и то, что подобным образом можно существенно сократить долю человеческого фактора именно за счёт автоматизации производства. Это самым лучшим образом скажется на ходе производства и даже качестве выпускаемой продукции. К тому же, это приведёт к сокращению издержек на рабочую силу.

• элементы для машиностроительных производств;
• элементы для стеллажей, подставок, полок всех назначений, торгового оборудования;
• элементы для корпусов и шкафов различного назначения;
• шаблоны, буквы, трафареты, вывески;
• детали для декоративных кованных изделий;
• части современного интерьера и многое другое.

Обрабатываемые материалы (максимальный размер заготовки 3000 х 1500 мм)

• черная сталь, чья толщина может достигать 20 мм;
• нержавеющая сталь с толщиной до 12 мм;
• алюминий толщиной до 10 мм.

Особенности лазерной резки металла

Эксперты в области обработки метала считают, что во время резки металла необходимо использовать инновационные технологии, так это позволит сократить издержки и достичь куда лучшее результата, нежели при использовании традиционных методов и технологий.

Чего можно достичь благодаря лазерной резки

Данный способ позволяет резать пластик и металл с исключительно высокой скоростью, достичь которую другими методами просто невозможно. Это может быть очень важно, если речь идёт о компании, которая занимается резкой в больших объёмах. С помощью лазерной резки она сможет удовлетворить запросы куда большего количества клиентов, что самым положительным образом скажется на её уровне заработка.

Также благодаря этому методу можно вести работы даже с твердосплавными материалами.

Нельзя забывать и про то, что данный способ отлично подходит для работы в импульсном режиме.

Ещё один результат, который представляет интерес для компаний, работающих в сфере производства, касается минимизации теплового воздействия на материал.

Характеристики лазерного луча, которые важны во время обработки пластика и металла

Лазерный луч отличается такими свойствами, как монохроматичность, а также когерентность и направленность. Именно высочайший уровень когерентности может дать нужный резонанс, способный значительно повысить силу излучения. Направленность же, в свою очередь, позволит сосредоточить луч на выбранном участке поверхности даже в том случае, если площадь участка ничтожно мала.

Монохроматичность позволяет сфокусировать оптическую линзу с куда меньшими усилиями оператора.

Недостатки лазерной резки

Недостатков у лазерной резки сравнительно немного. В частности, этот метод ни в коем случае нельзя назвать универсальным, ведь для каждого типа обрабатываемого материала существует сразу несколько параметров: по мощности лазера, использовании дополнительного газа, соблюдения высоких мер безопасности и других особенностей ведения работ.

Также не получится провести раскрой с некоторыми видами материалов. Среди них есть и достаточно популярные материалы, используемые повсеместно: поликарбонат, гетинакс, сотовый поликарбонат и полипропилен, текстолит и другими.

Итог

Лазерная резка — это лучший выбор, если речь идёт о работе с металлами или пластиком. Эти материалы отлично подходят для ведения работ, ведь достоинства лазерной резки позволят сэкономить силы, время и деньги.

Источник: https://www.vikos-ru.ru/info/gde-primenyaetsya-lazernaya-rezka/

Лазерная резка: специфика процесса, оборудование, материалы

В строительной  и производственной сферах большой популярностью пользуется нарезка деталей при помощи лазерных установок.

Механическое воздействие на материал при таком процессе сводится к нулю, и это гарантирует отсутствие деформаций рабочей поверхности.

Эксплуатация лазеров позволяет получить высококачественные детали, избежав при этом производственных затрат, связанных с человеческим фактором. Однако лазерная резка металла от 1 детали имеет ряд нюансов. Предлагаем с ними ознакомиться.

Как работает лазерная резка

Лазерная резка металла от 1 детали может производиться разными способами: при помощи кислорода,  с использованием смеси газов (аргона или азота), с помощью сжатого воздуха. Выбор газа для резки лучом зависит от того, из какого материала состоит деталь, какую  толщину имеет заготовка, предстоит ли дальнейшая обработка. Например, использование кислорода позволяет добиться максимально высоких температур при резке, а аргон будет незаменим при нарезании титана и циркония.

лазерная резка металла

Современные лазеры предназначены для раскраивания металла толщиной от 0,2 мм до 40 мм. Принцип лазерной резки состоит в том, что луч обеспечивает возгорание, плавление, испарение, выдувание газовой струей материала того участка, на который он направлен.

В зависимости от тела, которое генерирует луч, можно выделить три типа оборудования для листовой лазерной порезки:

• Твердотельные лазерные станки. Снабжены диодом и стержнем, состоящим из рубина, граната либо неодимового стекла. Мощные лампы направляют заряд энергии на оптический стержень, который осуществляет ее проекцию на рабочую поверхность. Фокусировка осуществляется в том числе благодаря зеркалам и призме. Твердотельное оборудование предназначено для разрезания меди, алюминия, алюминиевых сплавов, латуни.
• Волоконные. Генератором луча служит оптоволокно. Современные станки оснащены опцией быстрой настройки размера фокального пятна, благодаря чему значительно повысилась производительность нарезки деталей из меди, стали, алюминия.
• Газовые. В качестве генератора выступают газы – обычно гелий, углекислый газ и азот. Они под давлением поступают в газоразрядную трубку, активируясь при этом электрическими импульсами. Преимущество лазерной резки газовыми станками в том, что ей подлежат даже высокопрочные сплавы.

Управление станком для лазерной резки деталей

Автоматизированный станок для нарезания металла лазером состоит из непосредственно лазера, снабженного источником питания, системы управления, а также контура, обеспечивающего передачу излучения в зону резки. По принципу действия это излучение напоминает плазменную дугу или газовое пламя, однако имеет гораздо большую концентрацию мощности – до 5 000 Вт.

станок для лазерной резки металла

Управление лазерным станком довольно несложное. Для осуществления лазерной резки деталей расходный материал фиксируется на рабочем столе. Затем в блок управления задаются параметры будущей детали (длина, ширина), указываются тип и толщина листового металла.

Откалибровка  фокуса и выбор расстояния от резака до разрезаемой поверхности происходит автоматически. В автоматическом режиме происходит и температурный контроль.  Если технический процесс требует подачи вспомогательных газов, то к аппаратуре необходимо подключить баллоны с необходимым веществом. Для этого предусмотрены патрубки, снабженные клапанами.

Защитный кожух ограждает оператора и прочий персонал от мелких частиц металла.

Лазерная резка каких материалов возможна

Резка лазерным лучом возможна, если основной материал – это:

• Сталь обычная. Максимальная толщина стального листа должна не превышать 20 мм, в противном случае нужно обратиться к другому методу.
• Сталь нержавеющая. Ограничение по толщине составляет 16 мм. Именно при таких показателях удастся избежать возникновения облоя или же его можно будет удалить без последствий. Лазерная резка нержавеющей стали толщиной более 16 мм возможна только в расплавном режиме, и зона резки будет шершавой и с трудноудаляемыми излишками материала.
• Латунь. Для лазерной резки этого металла подойдут листы толщиной не более 12 мм, поскольку сопротивление материала довольно велико. Накопления облоя не избежать, однако он ликвидируется легко.
• Сплав алюминия. Можно резать лист металла толщиной не более 10 мм. Также образуется облой в зоне резки.

лазерная резка алюминия

Каждому типу металла соответствует своя разновидность лазера.

Внимание! Принцип лазерной резки неприменим для следующих металлов: вольфрам, титан, латунь, молибден, оксидированный алюминий. Все они обладают высокой прочностью, которая приводит к выходу лазерного оборудования из строя.

Преимущества и недостатки лазерной резки

Лазерная резка имеет ряд положительных качеств. Например:

• При ее проведении отсутствует механическое воздействие на обрабатываемую поверхность. Благодаря этому можно нарезать материалы, которые при обычной резке получили бы повреждения или деформировались.
• Обработке подлежат многие виды металлов, в том числе сплавы алюминия и различные типы стали.
• Чаще всего лазерная резка листового металла не сопровождается возникновением облоя. В противном случае он легко удаляется с поверхности, не оставляя царапин.
• Детали при нарезании не нагреваются. Можно применять лазерную резку листа даже для тех металлов, которые имеют высокую теплопроводность.
• Раскрой материала полностью автоматизирован. Погрешность при нарезке составляет не более 0,1 мм, процент отходов минимален. Это позволяет снизить себестоимость производства.
• Высокая производительность лазерного оборудования, в итоге – значительно экономится время резки.
• Нет необходимости приобретения дорогостоящих молдов или пресс-форм.
• Универсальность оборудования. С помощью приспособления для лазерной резки металла можно изготавливать самые различные типы деталей.
• В случае необходимости, оборудованием для резки листовых металлов можно осуществлять фрезеровку и высверливание отверстий нужного диаметра и глубины.
• Есть возможность гравировки поверхностей.резка металла лазером

Преимущества лазерной резки сопровождаются некоторыми недостатками:

• Листовой металл, подлежащий резке лазером, не может быть толще 40 мм, а его площадь – больше 1500 на 3000 мм.
• Этот способ резки относительно дорог.
• Невозможно производить внутреннюю резьбу.
• Необходима настройка оборудования перед каждым использованием.

Лазерная резка деталей: примеры

Прибегнув к лазерной резке, вы за относительно короткий промежуток времени можете получить детали, применяемые в машиностроении; комплектующие для торгового оборудования (в том числе стеллажей, шкафов, поддерживающих установок, полок и т.д.

); декоративные элементы для дизайна помещений; детали для вывесок, бигбордов и прочих рекламных носителей; трафареты, шаблоны и многое другое. Пользуются популярностью и резаные лазером элементы отопительного оборудования — печей, дымоходов, котлов, и детали ограждений, ворот.

Принцип лазерной резки применяется при изготовлении многих деталей лифтового оборудования и вендинговых аппаратов.

детали, нарезанные лазером

Как можно заметить, лазерной резкой пользуются в тех случаях, когда необходимо получить высококачественные детали с минимальной шириной реза, гладкими и ровными краями, и при этом есть возможность пренебречь некоторым изменением цвета изделия в месте раскройки.

Что лучше — резка металла лазером или плазмой

Плазменная резка отличается от лазерной тем, что проплавление металла производится при помощи плазменной дуги, в то время как плазменная струя удаляет расплав.

Резку плазмой применяют  для обработки тонколистового металла, однако экономически целесообразно использовать для толстых поверхностей: меди (до 80 мм), чугуна (до 90 мм), алюминия (до 120 мм), сталей (до 150 мм).

Хорошее качество отверстий гарантировано в случае, если их диаметр будет не меньше диаметра поверхности, разрезаемого плазмой. Нижние кромки отверстий, как правило, меньше верхних. Поверхность реза конусная и составляет от 3 до 10 градусов.

Про особенности плазменной сварки можно прочитать здесь.

Эксплуатация лазера имеет наибольшую эффективность при нарезке стали толщиной до 6 мм. Сфокусированное лазерное излучение производит качественные узкие резы, диаметр произведенных отверстий в нижней части имеют несколько больший размер, чем в верхней. Отклонение кромки реза от заданных параметров – около 0,5 градуса.

Выбирая между плазмой и лазером, стоит ориентироваться прежде всего на тип и толщину материала, подлежащего обработке. Кроме этого, стоит учесть, что лазерное оборудование имеет  большую цену, однако при необходимости  вырезания большого количества отверстий в детали часовая стоимость использования плазменного станка выше.

В заключение

Принцип лазерной резки может быть применим во всех случаях, когда требуется высокоточная нарезка деталей, фрезеровка или гравировка. Оборудование вне зависимости от его типа (твердотельное, газовое, волоконное) позволяет осуществить разрезание листов металла  практически в автоматическом режиме.

При этом гарантированы аккуратная поверхность реза, минимальное количество облоя или его полное отсутствие, минимальная погрешность нарезки, высокая производительность. Преимущества лазерной резки численно превышают ее недостатки, наиболее существенным из которых представляется стоимость.

При выборе между лазерной и плазменной резкой стоит обратить внимание на цену оборудования и часовую стоимость  его эксплуатации, а также на толщину рабочего материала.

Источник: https://svarkaed.ru/svarka/poleznaya-informatsiya/lazernaya-rezka-spetsifika-protsessa-oborudovanie-materialy.html

Устройство и принцип работы станков для лазерной резки

Станки для лазерной резки применяются для бесконтактной обработки различных металлов с высокой точностью. Аналогов по уровню технологии, качеству резки или гравировки и удобству управления нет. Обрабатываемые заготовки после проведения работ не требуют доработок, стоимость их изготовления низкая.

Устройство и принцип работы

Лазерный станок предназначен для гравировки и порезки металлических изделий. Конструктивно состоит из следующих узлов:

• систем излучения, преобразования;
• излучателя с резонаторами;
• управляющей системы;
• органов управления;
• узла, перемещающего лазер над рабочей поверхностью.

Конструкция зависит от типов оборудования:

• газовые — оснащаются системой накачки инертных газов (неон, гелий), стеклянной колбой с излучающей трубкой;
• твердотельные, устанавливаются лампы накачки, импульсные лампы, рабочее тело (рубин) система зеркал (отражающие, полупрозрачные);
• газодинамические — предусмотрено сопло для ускорения газов, системы охлаждения;

Плотность пучка составляет 100 МВт/см2. При облучении поверхности заготовки происходит её быстрый разогрев, плавление. За счёт теплопроводности луч способен проникать вглубь металла. В зоне нагрева при достижении температуры кипения происходит его испарение.

Виды лазерной резки

В зависимости от мощности луча, лазерные станки позволяют выполнять такие виды обработок:

Резать детали путём расплавления выгодно по следующим причинам:

• ресурс лазера выше, чем при испарении;
• меньшее потребление электроэнергии;
• допускается резка заготовок различной толщины;
• точная регулировка луча системой управления — фокусировка, угол наклона;
• высокое качество торцов деталей после обработки;
• при добавлении газов снижается вероятность образования окислов.

Метод испарения применим для небольшой толщины. Требует значительных энергозатрат, поэтому на практике его используют достаточно редко. Изготовление деталей становится экономически не выгодным.

Преимущества и недостатки

Станки лазерной резки обладают следующими преимуществами:

• простота обработки хрупких деталей;
• низкая степень погрешности при позиционировании лазера над обрабатываемой поверхностью;
• удобная система управления;
• резка заготовок любой формы;
• простота гравировки и резки изделий из твёрдых сплавов;
• толщины резки: медь, латунь — до 1,5 см, сталь, алюминий — до 2 см, нержавейка — до 5 см;
• высокая скорость обработки;
• минимальная себестоимость готовых изделий.

Основные недостатки:

• сложность конструкции, обслуживания, ремонтов;
• высокая стоимость оборудования и комплектующих;
• ограниченность по толщине заготовок;
• значительный расход электроэнергии;
• особые требования к безопасности при установке, эксплуатации.

Резка заготовок любой формы

Принципы выбора

Оборудование для лазерной резки металла выбирается по следующим критериям:

• производительности, скорости обработки, позиционирования луча над рабочей поверхностью;
• типу излучателя (металлического или керамического), срока его службы, надёжности, особенностей конструкции;
• торговой марки, под которой был изготовлен станок;
• гарантийному сроку от производителя;
• виду материалов деталей, используемых в устройстве позиционирования лазера, особенно направляющих;
• назначению, условиям эксплуатации, на которые рассчитан промышленный станок;
• удобству и простоте управления;
• возможностям расширения функциональности;
• требованиям к помещению, где будет выполнена установка оборудования;
• стоимости конкретной модели, комплектующих, расходных материалов.

Дизайн станка

Дизайн и компоновка оборудования для лазерной резки металла обеспечивают удобство в работе, а также производительность. Простота удаления стружки, доступное пространство для перемещения заготовки относительно лазера, эффективность охлаждения — вот основные параметры, зависящие от расположения конструктивных элементов.

Важно обращать внимание на следующие узлы:

• подъёмный стол;
• лазер;
• систему охлаждения;
• оптику.

Подъёмный стол

Станок для лазерной резки оснащён подъёмным столом, предназначенным для закрепления и перемещения заготовки относительно луча. Перемещение может быть линейным вдоль вертикальной оси координат. Он обладает различной грузоподъёмностью, площадью, способен перемещаться при помощи механического или электрического подъёмного привода.

Мощность лазера и охлаждение

Лазерный резак по металлу оснащается лазерами различной мощности, позволяющими выполнять различные задачи. Чем выше мощность, тем качественнее обработка, больше допустимая толщина заготовок, но и выше энергопотребление.

Для эффективной работы и установки необходимо обеспечивать качественное охлаждение трубки. От этого будет зависеть ресурс работы лазера. Обычно достаточно водяной системы с датчиком потока, позволяющим контролировать охлаждение.

Оптика

Устройство для лазерной резки предусматривает установку оптики, назначение которой фокусировать луч. Она может быть следующих видов:

• длиннофокусной, применяемой для обработки толстых заготовок;
• короткофокусной, используемой для гравировки или резки тонколистового металла.

Цены

Стоимость оборудования зависит от следующих факторов:

• производителя;
• функциональности;
• типа лазера;
• оптической системы;
• площади рабочей поверхности;
• системы охлаждения.

Как изготовить станок для лазерной резки своими руками

Создать своими руками станок для резки металла лазерным лучом можно только твердотельный, так как для него просто подобрать комплектующие, цены на них невысокие. Основными элементами для сборки являются сам лазер и система управления его работой.

Приобрести лазер можно в специализированных магазинах или снять с готовых изделий (лазерной указки, привода лазерных дисков). Для создания управляющей схемы потребуются следующие компоненты:

• конденсаторы 100 пФ, 100 мкФ;
• резисторы номиналом от 2 до 5 Ом;
• плата для пайки;
• фокусирующая оптика;
• цилиндрический металлический корпус, подходит от светодиодного фонарика;
• мультиметр.

Новичкам рекомендуется приобретать в магазинах радиоэлектроники готовую печатную плату с установленными элементами. Альтернативой является выбор готовой схемы, изготовления на её основе платы и самостоятельной пайки.

Также нужно заранее подготовить дополнительные для сборки компоненты:

• корпус для радиоэлементов и лазера;
• шаговые двигатели, платы управления ими;
• регулятор напряжения излучателя;
• резиновые ремни зубчатые, металлические шкивы под них;
• крепёжные элементы;
• выключатели кольцевого типа;
• USB-контроллер для цифрового управления;
• систему охлаждения;
• металлические трубки (направляющие) и доски (для корпуса).

Пошаговый процесс изготовления:

1. Разбирается корпус устройства-донора, из него демонтируется лазерная головка.
2. Изготавливается прямоугольный каркас из деревянных планок.
3. Внутри корпуса монтируются поперечные направляющие, а на них продольные, к которым крепится станина.
4. Подсоединяются к перемещаемой планке шкивы, устанавливаются двигатели, одеваются ремни.
5. На перемещаемую станину закрепляется лазерная головка.
6. Монтируется система охлаждения.
7. К лазеру подключается плата управления.
8. Выводится проводка от управляющей платы на переднюю панель корпуса, подключаются системы контроля и управления.
9. Подключается USB-контроллер, на ПК согласуется с программным обеспечением, выполняются настройки.
10. Проверяется работа оборудования в основных режимах.

Эксплуатация

Особенности эксплуатации станков для лазерной резки по металлу:

• необходимо выполнить заземление оборудования;
• при работе включить водяное охлаждение;
• для повышения точности обработки металлических поверхностей, необходимо выполнять юстировку оптики;
• запрещено резать детали, не соответствующие заявленным производителем требованиям по эксплуатации;
• для стабильной работы электроники нужно обеспечить качественное электропитание;
• важно регулярно проводить техосмотры, заменять изношенные детали, расходные материалы;
• направляющие нуждаются в качественной периодической смазке;
• поддерживать оборудование в чистоте.

Станок позволяет обрабатывать металлические поверхности лазерным лучом, обладающим высокой энергией, когерентностью, постоянной длиной волны. При попадании на поверхность заготовки происходит её нагрев до температуры плавления. В результате такого воздействия одна часть металла испаряется, а другая — переходит в расплавленную металлическую фазу.
Простой и доступный лазер для резки металла

Устройство и принцип работы станков для лазерной резки Ссылка на основную публикацию

Источник: https://metalloy.ru/stanki/dlya-rezki/lazernoj

Лазерная резка металла — что это?

В современной промышленности применяется много автоматизированных способов обработки материалов, один из самых точных – лазерная резка металла. В основе лазерной технологической установки может быть твердотельный, газовый или волоконный лазер.

Метод резки лазером позволяет обрабатывать заготовки самой сложной формы, как плоские, так и объемные. Минимальная толщина металлических листов составляет 0,2 мм. Максимум разный для различных материалов: 30 мм для стали, для сплавов алюминия и нержавеющей стали — 25 мм, латунь – 12 мм; медь до 15 миллиметров. Чем ниже теплопроводность материала, тем легче его разрезать лазером.

Принцип действия устройства для лазерной резки

Процессом фасонной резки управляет компьютер. Именно он в соответствии с чертежом по заданной траектории направляет высокомощный лазер на металлическую заготовку, которая находится на координатном столе.

Под воздействием сфокусированного луча толщиной несколько микрометров, но обладающего большой энергией, металл в точках контакта плавится, а затем испаряется. Прилегающие к разрезу участки тоже нагреваются, но остаются неповрежденными.

При этом независимо от толщины материала, края разреза получаются идеально ровными, без заусенцев или наплывов. Поэтому дополнительная механическая обработка детали не требуется.

Испарения из рабочей зоны удаляют при помощи кислородной продувки (для черного металла) либо струей воздуха или азота (для заготовок из нержавеющей стали, алюминия и латуни).

Преимущества лазерной резки перед другими способами металлообработки

Резка лазером позволяет:

• Повысить производительность труда на поточных линиях. Благодаря программному обеспечению можно быстро и гибко настраивать станки.
• Сократить время и снизить себестоимость продукции исключением из технологического процесса операции рубки, фрезеровки, высечки или штамповки. Обработать изделие можно за один прием.
• Снизить количество отходов, потому что компьютер при раскрое сам выбирает оптимальную, экономичную раскладку.
• Обрабатывать особо хрупкие сплавы, а также легкодеформируемые, не жесткие изделия. Точечный нагрев на деформацию детали не влияет. Также изделие не нужно на столе закреплять, потому что прямого контакта инструмента и заготовки нет.
• Изготавливать единичные изделия или использовать резку в мелкосерийном производстве, когда для производства небольшой партии не выгодно заказывать дорогостоящие пресс-формы.

Лазерная резка металла уверенно вытесняет другие виды металлообработки. Но хотя этот метод резки имеет множество преимуществ, из-за высокой стоимости оборудования он дороже традиционных. Применять его следует в тех случаях, когда решающими являются скорость и качество резки.

Источник: https://metalproces.ru/info/65-lazernaya-rezka-metalla

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 108 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).

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

Установки твердотельного типа

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

Газодинамическое оборудование

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.

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.

Источник: http://met-all.org/obrabotka/rezka/tehnologiya-lazernoj-rezki-metalla.html

Резка металла лазером и особенности применения лазерного метода, преимущества, сфера применения

Резка металла лазером — относительно новый метод его обработки, в настоящее время он является одним из наиболее актуальных и оптимальных. Этот процесс невероятно точный и отличается высокой технологичностью. Он гибкий и быстрый, позволяет значительно сократить затраты на материал, увеличить гибкость производства, а также получить в итоге продукцию высокого качества.

Под лазерной резкой понимается технологии раскроя и резки материалов с применением высокомощных лазеров. Чаще всего она задействуется на промышленных крупных производствах.

Лазерный луч сфокусирован, управляется чаще всего посредством компьютера. С его помощью можно обеспечить высокую концентрацию энергии и, вне зависимости от теплофизических свойств материала, разрезать практически любой материал.

Во время процесса резки металл, участок которого подвергается порезке, под воздействием лазерных лучей, начинает плавиться, возгорается, испаряется или же выдувается газовой струей. В итоге мы получаем узкие резы, причем зона термического влияния будет минимальной.

Особенности лазерной резки таковы:

• она не оказывает механического воздействия на металл при обработке.
• деформации, если и присутствуют, то минимальные. Они могут быть временными и возникать во время процесса, или же остаточными, появляясь при этом после полного остывания материала.

Именно по этой причине с применением этого метода резки можно выполнить обработку даже не жестких и легкодеформируемых деталей или заготовок из металла, и все будет выполнено с высокой точностью.

Лазерное излучение имеет высокую мощность, что позволяет обеспечить хорошую производительность работы, а качество поверхностей реза будет отменным.

Управление лазерным излучением относительно простое и легкое, благодаря чему можно будет выполнить резку по сложному контуру на объемных или плоских деталях или заготовках, процесс при этом будет иметь высокую степень автоматизации.

Эта методика возможна с применением технологических установок на основе таких видов лазеров:

• волоконных;
• газовых;
• твердотельных.

Все они могут работать в импульсно-периодическом или непрерывном режиме излучения.

Использование метода лазерной резки в промышленном производстве регулярно растет, но он все равно может полноценно заменить другие традиционные способы резки металлов.

По сравнению с другими промышленными установками, лазерное оборудование все еще очень дорогое, несмотря на то, что в последнее время их стоимость начала снижаться.

По этой причине лазерная резка металлов эффективна лишь тогда, когда другие, более доступные традиционные методы обработки материалов, не могут обеспечить ожидаемого результата.

Преимущества лазерной методики

Эта методика выполняется посредством сквозного прожига листов металла с применением лазерных лучей. По сравнению с другими способами раскроя металлических изделий она обладает рядом таких преимуществ, некоторые из которых уже упоминались выше:

• благодаря отсутствию механического контакта таким методом можно обрабатывать даже хрупкие виды металла, а также те, что легко деформируются.
• можно обрабатывать изделия на основе твердых металлических сплавов.
• есть возможность высокоскоростной обработки тонколистной стали.
• когда речь идет о производстве ограниченных партий металлической продукции, то лазерный раскрой в этом случае — более предпочтительный вариант, чем изготавливать дорогие формы для литья или пресс-формы.
• чтобы обеспечить автоматизацию процесса, воспользуйтесь доступной чертежной программой для создания файла с рисунком. Затем файл перенесите на компьютер установки, способной выдержать погрешности даже при маленьких размерах.
• методика универсальна. С помощью лазера можно обрабатывать изделия из стали и других металлов разной степени сложности. Максимально допустимая погрешность составлять при этом будет не более 0,5 мм.
• термическая нагрузка на металл минимальная, что позволяет работать с материалами любого вида начиная от нержавейки и заканчивая цветными металлами.
• такой способ раскроя материалов исключает необходимость их дополнительной обработки, благодаря чему вы сэкономите и свое время и деньги.
• технология отличается высокой производительностью за счет высокой скорости обработки, а также грамотного расхода материала. Отходов получите минимум благодаря точной выкладке элементов на листовой заготовке.
• высокая точность работы — оборудование для лазерной резки оснащено рабочими головками с диаметром около одного миллиметра, что обеспечивает высокую точность размеров. Резка возможна даже тогда, когда речь идет даже о самых маленьких деталях.
• лазерная резка может быть выполнена в максимально сжатые сроки, высокое качество работы остается при этом неизменным. Мощность лазера настраивается каждый раз по-разному и учитывает особенности работы и тип материала.

Для обработки с применением лазера подойдет сталь в любом состоянии, алюминий или его сплавы, а также прочие цветные металлы. Чаще всего применяются следующие типы металлических листов:

• сталь (диаметр 0,2 — 20 мм);
• нержавеющая сталь диаметром 0,2 — 12 мм;
• сплавы алюминия от 0,2 и до 20 мм;
• латунь (0,2 — 12 мм);
• листы меди от 0,2 до 15 мм.

В зависимости от используемого материала в работе применяется тот или иной тип лазера. Лучше всего обработке поддаются материалы, обладающие низкой теплопроводностью, поскольку в них лазерная энергия сосредотачивается в меньшем объеме материала, и наоборот. Если металл имеет высокую теплопроводность, то может появиться грат. А еще этим методом могут обрабатываться не только металлы, но и другие материалы, в частности, дерево.

Охлаждение и потребление энергии

Сам лазер, а также его оптика, включая фокусирующие линзы, требуют охлаждения. В зависимости от модели установки и ее размера, избыточное тепло может отводиться посредством воздушного обдува или теплоносителей. Часто в роли теплоносителя выступает вода, которая проходит через холодильную установку или теплообменник.

Что же касается потребления энергии, то эффективность лазеров, используемых в производстве, составляет 5−15 процентов. Эффективность и энергопотребление зависят от следующих факторов:

• выходной мощности установки;
• рабочих параметров лазера;
• соответствия лазеру тому или иному типу работы.

Когда определяется целесообразность применения того или иного оборудования, нужно учитывать и его стоимость, а также стоимость его обслуживания и содержания. В настоящее время эксплуатационные издержки оптоволоконного оборудования составляют половину стоимости издержек углекислотного лазера.

А вот затрачиваемая мощность для осуществления резки зависит от следующих факторов:

• скорости работы;
• среды обработки;
• толщины материала;
• его типа.

Обработка металлов лазерным способом применяется в разных отраслях. Благодаря такому способу можно быстро и качественно изготовить крепежные элементы, кронштейны, корпуса разных приборов и многое другое.

Заказчиками изделий, изготовленных таким способом, являются:

• производители складского и торгового оборудования;
• дизайнеры интерьеров;
• рекламные кампании и т. д.

Из металлических листов можно выкраивать даже очень сложные детали, выполнять фрезеровку, делать пазы, а также придавать срезам максимально привлекательный внешний вид.

Благодаря методу лазерной резки можно достичь идеального качества среза, производственный процесс максимально оперативен, количество расходных материалов сведено к минимуму. А еще крой деталей лазерным методом осуществляется крайне точно.

Методика практически незаменима при обработке быстро деформирующихся металлов, материалы не потребуется в дальнейшем обрабатывать, а готовые изделия можно сразу же использовать по назначению, что в некоторых отраслях имеет особое значение.

Источник: https://tokar.guru/stanki-i-oborudovanie/dlya-raboty-s-metallom/lazernaya-rezka-metallov-opisanie-processa-preimuschestva.html

Что такое лазерная резка: технология резки, достоинства, недостатки

Лазерная резка металла представляет собой технологию, применяемую для нарезания металлических листов, а также других изделий, что достигается благодаря использованию луча лазера.

Неоспоримыми ее преимуществами являются: абсолютно ровные места срезов и возможность вырезания самых замысловатых фигур, что делает возможным использование лазерной резки металла при создании высокоточных деталей и различных, даже самых сложных, конструкций.

Данное научное решение сейчас активно применяют строительные компании, производители мебели и рекламной продукции, а также оно используется для производства табличек и элементов декора.

Процесс [ править | править код ]

Для лазерной резки металлов применяют технологические установки на основе твердотельных, волоконных лазеров и газовых CO2-лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах излучения. Промышленное применение газо-лазерной резки с каждым годом увеличивается, но этот процесс не может полностью заменить традиционные способы разделения металлов.

В сопоставлении со многими из применяемых на производстве установок стоимость лазерного оборудования для резки ещё достаточно высока, хотя в последнее время наметилась тенденция к её снижению.

В связи с этим процесс лазерной резки становится эффективным только при условии обоснованного и разумного выбора области применения, когда использование традиционных способов трудоемко или вообще невозможно.

Преимущества [ править | править код ]

Лазерная резка осуществляется путём сквозного прожига листовых металлов лучом лазера. Такая технология имеет ряд очевидных преимуществ перед многими другими способами раскроя:

• Отсутствие механического контакта позволяет обрабатывать хрупкие и легко деформирующиеся материалы;

• Обработке поддаются материалы из твёрдых сплавов;

• Возможна высокоскоростная резка тонколистовой стали;

• При выпуске небольших партий продукции целесообразнее провести лазерный раскрой материала, чем изготавливать для этого дорогостоящие пресс-формы или формы для литья;

• Для автоматического раскроя материала достаточно подготовить файл рисунка в любой чертёжной программе и перенести файл на компьютер установки, которая выдержит погрешности в очень малых величинах.

Сферы использования лазерной обработки

В настоящее время использование достаточно высокоточного оборудования для лазерной резки нужно для того, чтобы создавать следующие конструкции:

• создание разнообразных деталей для машиностроительной техники;
• создание всевозможных полок, стеллажей и прочих конструкций, применяющихся в торговой промышленности;
• некоторые элементы дымохода, печей и котлов создаются при помощи лазерной резки;
• кованные ограждения и некоторые детали для ворот и дверей;

Если принять во внимание все преимущества лазерной обработки металлов, становится понятно, почему многие предприятия переходят именно на этот способ работы с тонким листовым металлопрокатом.

Обрабатываемые материалы [ править | править код ]

Для лазерной резки подходит любая сталь любого состояния, алюминий и его сплавы, другие цветные металлы. Обычно применяют листы из таких металлов:

• Сталь от 0,2 мм до 30 мм
• Нержавеющая сталь от 0,2 мм до 40 мм
• Алюминиевые сплавы от 0,2 мм до 25 мм
• Латунь от 0,2 мм до 12,5 мм
• Медь от 0,2 мм до 16 мм

Для разных материалов применяют различные типы лазеров.

Лучше всего обрабатываются металлы с низкой теплопроводностью, так как в них энергия лазера концентрируется в меньшем объеме металла, и наоборот, при лазерной резке металлов с высокой теплопроводностью может образоваться грат.

Также могут обрабатываться многие неметаллы — например, дерево.

До появления лазерной резки

Ни одно предприятие, связанное с изготовлением конструкций и изделий из металла, не может обойтись без оборудования для резки деталей из листового металлопроката. Технология газопламенной резки широко применялась ещё в первой половине прошлого века.

При этом способе зона реза нагревается и выплавляется газовой смесью на основе пропана и кислорода. В целом это оборудование неплохо зарекомендовало себя и активно используется по сей день.

Но подобный способ резки имеет и свои ограничения в применении:

• Невозможность резки высоколигированных, нержавеющих сталей, сплавов из цветных металлов;
• Температурные деформации деталей из листовой стали толщиной менее 5 мм;
• Невысокая скорость резания;
• Значительная ширина реза.

Энергопотребление [ править | править код ]

Эффективность промышленных лазеров может варьироваться от 5% до 15%. Энергопотребление и эффективность будут зависеть от выходной мощности лазера, его рабочих параметров и того, насколько хорошо лазер подходит для конкретной работы.

При определении целесообразности использования того или иного типа лазера учитывается как стоимость лазера в совокупности с обслуживающим его оборудованием, так и стоимость содержания и обслуживания лазера.

В 10-х годах XXI столетия эксплуатационные издержки оптоволоконного лазера составляют около половины от эксплуатационных издержек углекислотного лазера.

Величина необходимой затрачиваемой мощности, необходимой для резки, зависит от типа материала, его толщины, среды обработки, скорости обработки.

Раскрой листового и другого профильного проката является одной из важнейших операций при создании металлоконструкций.

Именно эта операция во много определяет качество продукции и ее стоимость. За все время придумано и внедрено в эксплуатацию множество технологий, применяемых при раскрое листового и другого профиля.

Суть раскроя металла

Раскрой металла, вне зависимости от его формы – это заготовительная операция. Именно на стадии ее выполнения обретают черты будущие детали металлоконструкции. На машиностроительных предприятиях, да и в производственных комплексах других отраслей, существуют целые заготовительные подразделения, оснащенные самым разным оборудованием, предназначенным для формирования заготовок, а то и готовых деталей. Все зависит от применяемого оборудования и инструмента.

Источник: https://instanko.ru/drugoe/lazernyj-raskroj.html

Технология лазерной резки металла: что это такое, плюсы и минусы

Лазерная резка металла – это современный метод раскроя металлических заготовок и разборки металлоконструкций. Она способна резать практически любые металлы, отличается высокой точностью и качеством поверхности реза.

Высокая стоимость приобретения и обслуживания оборудования сдерживает широкое распространение лазерной резки.

Производственное использование

Лазеры используют в различных отраслях экономики – от медицины до развлекательной техники. Резку стали промышленным лазером стали применить в конце прошлого века, и они завоевали популярность на машиностроительных предприятиях самого широкого профиля: от аэрокосмических до производства бытовой техники. Кроме резки, с помощью лазера осуществляется и сварка металлов.

На производственных предприятиях используют следующие виды оптических излучателей:

• твердотельные, усиление светового пучка происходит в кристалле из искусственного рубина, а для накачки импульса применяются мощные светодиоды или разрядные лампы;
• газовые, световой импульс зарождается в объеме ионизированного инертного газа;
• волоконные, рабочая зона выполнена из оптоволокна.

Волоконные устройства особенно хорошо подходят для резки цветных металлов и нержавеющих сплавов. Благодаря особым свойствам среды испускаемый лазерный луч мало рассеивается об отражающую поверхность детали.

Газовые излучатели развивают самую большую мощность.

Особенности технологического процесса

Процесс резания металла разбивается на три основных этапа:

• в начале линии разреза узко сфокусированный лазерный луч вызывает резкий нагрев металла до температуры плавления, формируется первичная раковина;
• металл на поверхности начинает кипеть и испаряться;
• после прорезания заготовки насквозь оператор или управляющая программа ведет лазерный резак вдоль намеченной линии разреза, разделяя заготовку на отдельные части.

Полное испарение слоя металла возможно лишь для тонколистовых заготовок. Для более толстых деталей молекулы металла выносятся из разреза струей активного газа.

Одновременно газ выполняет функцию охлаждения линии реза и повышает скорость разделки. Ширина лазерного луча и получающегося после него разреза — доли миллиметра. Это обеспечивает высочайшую точность обработки, дает возможность давать минимальные припуски и многократно снижает потери металла по сравнению с другими методами резки.

Почему лазерный луч режет металл?

Луч лазера концентрирует высокую энергию на очень ограниченной площади. Воздействие высокоэнергетического светового пучка разогревает металл заготовки, доводя его в узкой зоне до температуры плавления и разрушает кристаллическую структуру материала.

Вырванные из решетки атомы металла частично испаряются, частично выносятся с оплавленной кромки струей газа.

Кратковременность воздействия не дает кромке оплавляться вглубь заготовки, понижая до минимума тепловую нагрузку на деталь и вызываемые нагревом деформации.

Современные комплексы

На рынке представлены лазерные установки разного уровня и назначения. Одни из них призваны заменить газорезательные станки. Листы металла укладываются на рабочее основание, а лазерные резаки перемещаются над ними с помощью порталов.

Такие установки позволяют разделывать стальные листы длиной до 15 метров и толщиной до 20 мм. Движением резаков управляет блок ЧПУ, в который загружается заранее подготовленная программа раскроя.

На таких линиях отходы металла снижены в несколько раз по сравнению с газорезкой.

Более компактные установки предназначены для особо точного формирования деталей из металлических, пластмассовых или деревянных заготовок. Они позволяют обрабатывать металл с точностью до тысячных долей миллиметра, отсекая от заготовки «лишний» материал в соответствии с трехмерной моделью. Такие станки применяются в приборостроении, аэрокосмической и оборонной промышленности, при декоративной резке в художественных мастерских.

Представлены на рынке и малогабаритные ручные лазерные резаки ограниченной мощности. С их помощью можно раскроить листовую заготовку или провести художественную резку металла.

Режимы

На качество резки оказывают влияние ряд параметров. В их число входят:

• скорость движения головки;
• толщина и материал заготовки;
• мощность излучателя;
• плотность энергии луча;
• фокусное расстояние;
• рабочая среда.

Так, обычные конструкционные стали с низким содержанием углерода можно разрезать значительно быстрее, чем нержавеющие сплавы. Использование в качестве активной среды кислорода дает возможность повысить скорость раскроя вдвое по сравнению с воздухом.

Точность раскроя и качество поверхности разреза также будет определяться комбинацией ключевых параметров установки. Поверхность характеризуется следующими свойствами:

• шероховатость;
• наличие оплавлении;
• зона термического воздействия;
• отклонение кромки от перпендикуляра к поверхности.

Рисунок 3 Зависимость параметров поверхности от режимов работы

Точность раскроя определяется скоростью резания и шириной фокусировки луча.

Виды металлов, которые могут быть обработаны

Резка лазером может работать практически со всеми видами металлов и их сплавов. Раскраивают как листы, так и профильный прокат, и трубы. Кроме того, технология позволяет резать и неметаллические материалы. Лазерный резак по пластику или дереву дает возможность изготавливать высокохудожественные украшения.

Метод позволяет проводить обработку и таких химически активных металлов, как алюминий и титан, для резки которых другими способами приходится идти на большие ухищрения. Лазерный луч справляется с тугоплавкой оксидной пленкой. Зона и время воздействия настолько ограничены, что металл не успевает прореагировать с кислородом и азотом воздуха.

Разновидности

Все установки лазерной резки имеют в своей конструкции следующие основные узлы:

• источник световой энергии;
• резонатор с полупроницаемым зеркалом, обеспечивающий периодическое испускание когерентного пучка света по достижении им заданной интенсивности;
• система управления и фокусировки луча.

По мощности лазерные резаки разделяют на следующие категории:

• маломощные: до 6 тыс. ватт, как правило, это твердотельные лазеры;
• средней мощности от 6 до 20 тыс. ватт, с газовой рабочей средой;
• мощные: от 20 до 100 тыс. ватт, имеют газодинамическую конструкцию.

Схема работы газового излучателя.

Твердотельные установки делают на базе кристаллов искусственного рубина, реже из специальных сортов стекла с добавлением флюорита кальция. Они быстро выдают первый импульс, при хорошем охлаждении могут работать и в непрерывном режиме.

В газовых лазерах пучок световой энергии испускает столб ионизированного газа под действием электрического разряда. Газовая смесь состоит из азота, гелия и CO2.

В газодинамической системе поток ионизированного газа циркулирует по сосуду. В месте сужения давление резко повышается и при разряде выделяется дополнительная энергия, обеспечивая высокую мощность луча.

Оборудование

Оборудование для лазерной резки называют в соответствии с принципом действия лазера. Твердотельные резаки обладают простой конструкцией, ограниченными габаритами и используются в компактных станках небольшой мощности. После включения он практически мгновенно готов к работе. Ручные резаки комплектуются такими лазерами.

Газовый лазер сложнее по конструкции, в нее обязательно входит насос для поддержания проектного давления рабочей среды. Стеклянная колба с газом достаточно хрупкий элемент конструкции, поэтому такие лазеры используются только на стационарных станках средней мощности.

Газодинамические установки еще сложнее: в их состав входит также циркуляционный насос, обеспечивающий требуемую скорость газового потока, системы нагрева и охлаждения. Сложная конструкция позволяет добиваться весьма высокой мощности и разрезать заготовки большой толщины.

Для тонкого металла

Лазерная резка тонкого металла зачастую является единственным способом получить заготовку с заданными параметрами по точности соблюдения размеров и качеству поверхности.

Разрезание тонких листов механическими способами приводит к искривлению кромок, а тепловыми методами — еще и к тепловым деформациям.

Современное оборудование с программным управлением позволяет резать тонкий металл быстро, с высокой точностью и постоянной скоростью, не допуская перегрева и деформации материала. Гибкая настройка мощности луча, ширины луча и расстояния его фокусировки позволяют раскраивать без искажений даже фольгу.

Как сделать резак своими руками

Принципиальная схема резака для сборки своими руками.

Простейший маломощный лазерный резак можно сделать на дому. Для этого понадобится:

• лазерная указка;
• корпус от фонарика;
• привод DVD-RW;
• электропаяльник;
• ручные слесарные инструменты.

Делается устройство в следующем порядке:

• извлечь из привода ДВД лазерный светодиод;
• установить его вместо маломощного светодиода из указки;
• при установке нужно строго соблюдать соосность светодиода;
• собрать схему электропитания устройства;
• собрать конструкцию из передней части лазерной указки и корпуса фонарика, вмещающего 3 батарейки ААА

Эскиз самодельного резака.

Конечно, лист металла или фанеры такой резак не разрежет, но бумагу, картон и фольгу он сможет раскраивать с высокой точностью.

Источник: https://svarka.guru/vidy/thermo/lazernaya-rezka-metalla.html