0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Точность лазерной резки металла

Лазерная резка металла: преимущества и недостатки

Полезность и применяемость лазеров была понята далеко не сразу. А первые установки, генерирующие лазерное излучение, вообще считали приборами, для которых сначала нужно найти задачи, которые они способны решать. Сейчас ценность таких установок не подлежит сомнению. Сначала их активно начали использовать автомобильные, авиационные и судостроительные предприятия. Позднее они нашли применение и в других отраслях промышленности.

Как работают установки лазерного излучения

Чтобы понять, как работают установки лазерного излучения, можно вспомнить всем нам знакомый способ выжигания по дереву с помощью увеличительного стекла. В этом случае сфокусированный солнечный свет нагревает ограниченный участок поверхности, на которую направлен.

Лазерное излучение тоже является световым. Для его появления поток света пропускают через несколько оптических призм и зеркал, добиваясь появления сфокусированного узконаправленного луча. Он способен нагревать поверхность, на которую направлен, значительно быстрее и сильнее луча, сфокусированного с помощью линзы, потому что имеет намного меньшую площадь поперечного сечения и значительно бо́льшую силу потока.

Строго говоря, воздействие на поверхность оказывает поток квантов электромагнитного излучения – фотонов.

Хорошей установкой считается та, которая может точно фокусировать и сохранять стабильность лазерного луча. Обработка металла происходит в три этапа: сначала луч нагревает его до температуры плавления, затем материал закипает и начинает испаряться, а после этого рабочий орган установки начинает двигаться по заданной траектории, вырезая деталь нужной конфигурации.

При большой глубине реза для выведения расплавленного металла из рабочей зоны используют струю вспомогательного газа. Это может быть инертный газ, кислород или воздушная смесь. Установки, в которых используется вспомогательный газ, называют «газолазерными резаками».

Кислород очень удобен в качестве вспомогательного газа. Он не только выводит расплавленный металл и его оксиды из рабочей зоны, но и увеличивает скорость работы.

Это установка лазерной резки, которую использует наша компания

Какие установки используют для лазерной резки металла

Для лазерной резки металла можно использовать три вида установок:

  1. В твердотельных в качестве рабочего тела используют соединения редкоземельных элементов или кристаллы (сапфир, гранат, рубин).
  2. В газовых – смеси инертных газов.
  3. В волоконных – оптическое волокно.

Рабочее тело – это основная часть лазерной установки, которая и создает поток фотонов, воздействующих на металл. Для этого его заряжают (накачивают) с помощью источника энергии. Им может быть импульсная или дуговая лампа, лазерный диод, электрический разрядник или взрывчатое вещество.

Современные высокоточные установки лазерной резки металла с ЧПУ способны обрабатывать заготовки площадью несколько квадратных метров и обеспечивать точность работы до 0,005 мм. За счет автоматизации процесса в них минимизирован человеческий фактор.

Так, управление рабочим столом и лазером выполняет программный блок, эффективность резки обеспечивает автоматическая система настройки фокуса, за поддержание температуры установки в приемлемых пределах отвечают теплообменники, а клапанные механизмы своевременно подают в зону реза вспомогательный газ.

Какие металлы можно резать лазером

Самое важное свойство металла для лазерной резки – теплопроводность. Чем она ниже, тем проще сконцентрировать тепло на ограниченном участке. Например, сталь имеет низкую теплопроводность, поэтому плавится и режется быстро. А медь, наоборот, отличается высокой теплопроводностью. В результате тепло быстро распространяется по всему объему разрезаемой заготовки, поэтому для успешной работы понадобится больше энергии.

В целом услуги лазерной резки металла востребованы для таких материалов:

  • сталь толщиной до 30 мм;
  • алюминиевые сплавы толщиной до 20 мм;
  • медь толщиной до 15 мм;
  • латунь и нержавеющая сталь толщиной до 12 мм.

Минимальная толщина листового металла для лазерной резки – 0,2 мм.

Такие детали можно изготавливать с помощью установки лазерной резки

Плюсы и минусы лазерной резки металлов

К преимуществам лазерной резки мы можем отнести:

  • высокую точность работы, позволяющую изготавливать детали сложной конфигурации, а также изделия, имеющие дизайнерскую ценность, и декоративные элементы;
  • возможность экономно расходовать металл за счет очень малой площади сечения лазерного луча и низкого процента отходов;
  • способность работать с очень тонкими металлами без нанесения повреждений и деформации;
  • высокую скорость резки, достигающую 60 м/ч;
  • отсутствие необходимости дополнительно обрабатывать кромки полученных деталей после резки лазером;
  • возможность обрабатывать разные металлы и сплавы.

Из недостатков следует выделить ограничение по толщине разрезаемого листового металла и высокую стоимость установок.

Заключение

С помощью лазера металл лучше резать в тех случаях, когда нужна высокая точность и качество работы, а заготовка имеет небольшую толщину (чаще всего до 20 мм). При значительной толщине листового проката отличной альтернативной этому способу обработки считается плазменная резка.

Параметры лазерной резки металла на волоконном лазерном станке

Статья содержит в себе рекомендации, параметры и настройки лазерной резки металла при помощи лазерного станка с волоконным (иттербиевым) излучателем, отличие волоконного станка от плазмы, а также рекомендации по подбору мощности излучателей относительно материала, экономические выгоды.

Для качественной и предельно точной лазерной резки металла мы рекомендуем в качестве излучателя использовать иттербиевый (волоконный) лазерный излучатель (ссылка на каталог с излучателями), более точного излучателя в современном мире не существует.

Основные отличительные черты волоконного излучателя от плазмы

Волоконный излучатель

Плюсы/минусы

Плазма

Ширина лазерного луча по линии резки, не более от 0,03 -1 мм., в зависимости от толщины материалаШирина плазменного луча по линии, 1-3 мм. и более, в зависимости от толщины материалаКонусность вырезанных деталей — отсутствуетКонусность вырезанных деталей, от 15-30°Резка небольших отверстий (менее 12 мм.) в материалах толщиной более 6-10 мм.Резка небольших отверстий (менее 12 мм.) в материалах толщиной более 6-10 мм. — не возможнаДетали с внешними и внутренними углами при любой толщине материала — идеальнаДетали с прямыми углами сделать не возможно.При правильном подборе мощности, скорости, и давления газа, облой исключен, допонительной обработки детали не требуютПри резке образуется большое количество облоя, что требует дополнительной обработки детали шлифовальными кругамиЦена на комплект станок+излучатель выше, чем на станок+плазмаСтоимость станка плазма+станок значительно ниже, чем иттербиевый (волоконный) станокЭкологичность при обработке в разы выше, так как при резке волоконным излучателем меньшее сжигание металла при резки, что значительно снижает выбросы в атмосферу. Низкое энергопотребление, по сравнению с плазмой.Большие выхлопы угарного газа при резке+высокое потребление электроэнергии

Выше в таблице мы произвели сравнение двух видов резки металла, при помощи лазерного волоконного (иттербиевого) станка и станка плазменной резки. Выбор очевиден, если требования к товару высокие, по точности размеров отверстий и прямых углов, по однородности торца детали, без зубцов и облоя, по конусности торца, то стоит остановить свой выбор на волоконном (иттербиевом) станке.

Если нужны детали без требований точности, с допустимыми погрешностями в размерах +3-+5 мм., под сварку, то следует остановить свой выбор на плазменном станке.

Итак, чтобы подобрать волоконный (иттербиевый) излучатель, нужно определиться с толщинами металлов для лазерной резки. К примеру, если 80% материалов составляет сталь толщиной от 8-10 мм., а 20% нержавеющая сталь и цветные металлы, то мы рекомендуем рассматривать к приобретению станок с мощностью не менее 1500 Ватт.

Излучатель с мощностью от 1,5 кВт, сможет резать сталь с адекватными параметрами скорости, что экономически будет выгодно. Сталь толщиной 8-10 мм., сможет порезать станок с мощностью 1000 Ватт, но скорость резки будет достаточно низкой (см. таблицу ниже), что влечет за собой большой расход газа и большое количество времени на обработку детали, что становится экономически не выгодно, на рынке лазерной резки.

Рассмотрим другие обстоятельства выбора излучателя, к примеру 80% материалов из стали до 6 мм., 10% времени материалы из металла 8-10 мм., при таких обстоятельствах, в целях экономии, выгодно приобрести лазерный станок с максимальной мощностью 1000 Ватт, потому что скорость обработки металла на станке с мощностью 1 кВт., достаточно высокая на толщинах до 6 мм., а 10% рабочего времени, как факультатив, можно резать и 8, и 10 мм., для более подробного анализа, можно воспользоваться таблицей данных скоростных характеристик ниже.

Точность лазерной резки

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Параметры точности лазерной резки
  • Что ухудшает точность лазерной резки
  • Требования к чертежам для точной лазерной резки
  • Что точнее: лазерная или плазменная резка

Точность лазерной резки является ключевым параметром, от которого зависит качество готового изделия. Для деталей в некоторых отраслях отклонение даже на одну сотую миллиметра может быть критичным, поэтому резка с помощью лазера должна справляться и с такими требованиями.

На точность такого способа резки влияет множество факторов: тип заготовки, ее размеры, настройка луча, состояние деталей самого станка, а также качество чертежей, по которым идет раскрой. И чтобы в результате деталь получилась качественной, нужно учитывать все эти показатели.

Параметры точности лазерной резки

Современное оборудование способно обеспечить точность лазерной резки металла в пределах 0,1 мм. Впрочем, этот показатель зависит от ряда обстоятельств, а погрешности, если необходимо, могут определяться экспериментально.

На параметры точности оказывают влияние следующие факторы:

  • диаметр луча;
  • излучение – импульсно-периодическое или непрерывное;
  • вид газа, используемого в работе;
  • материал обработки;
  • толщина материала;
  • скорость перемещения луча и его мощность;
  • сложность рисунка чертежа – наличие мелких деталей, острых углов, контуров, которые близко расположены другу к другу.

Современное оборудование дает ширину разреза на входе луча около 0,15–0,2 мм – зависит от фокусного пятна или диаметра лазера. На ширину реза на выходе оказывает влияние скорость работы. Ширина может оставаться и прежней при возрастании скорости, но чаще возникает закономерность – чем выше скорость работы, тем ширина реза меньше. Однако появляется шероховатость поверхности реза.

Специалистам известно, что диаметр точки входа лазера больше, чем последующий рез. Поэтому при проведении ответственных работ для сохранения точности изготовления выполняют резку «с заходом». Так называется действие, при котором прожигание точки входа делают со смещением в нерабочую зону материала. Тот же прием используют при необходимости предотвратить выплеск испаряемого металла или его наплыв.

При резке фигур замкнутого контура возникает сложность с их выпадением из листа металла. Для этого оставляют небольшие перемычки, которые называют «подвесами». Их толщина от 0,5 до 1 мм. После окончания резки «подвесы» аккуратно и точно подрезают и вынимают готовое изделие.

Для особенно «ответственной» продукции, например, медицинских стентов или ювелирных изделий, требуется резка, выполненная с большой точностью. Тогда используют прецизионную лазерную резку, которую также называют высокоточной. Изготовление происходит на установках, которые выдают пучок с энергией высокой плотности. Точность лазерной резки на таком оборудовании достигает 0,005 мм.

Что ухудшает точность лазерной резки

В процессе использования любого лазерного оборудования, даже самого дорогого и профессионального, снижается точность позиционирования луча лазера. Специалисты указывают несколько причин:

  • В оптической системе нарушается юстировка.

Настройка оптики (юстировка) чрезвычайно важна при построении маршрута перемещения луча лазера. Даже небольшой сдвиг поворота любого из зеркал нарушает точность регулировки, приводит к изменению траектории движения луча и, как результат, лазер неправильно выводится на поверхность материала. Причиной такого сдвига может быть механическое воздействие на оборудование (например, удар), вибрация его корпуса, ошибки при очистке оптики. Исправить положение поможет повторная настройка, при которой каждому рефлектору с точностью выставляется центр.

Рекомендовано к прочтению

  • Покрытие на зеркалах истирается.

Даже качественно сделанное покрытие со временем постепенно истончается. Лазерный луч из-за этого слишком рассеивается, линзы теряют свою отражающую способность, а излучение теряет мощность. Ошибки в обработке поверхности зеркал (применение излишне грубой ткани для протирки или использование металлических инструментов) могут привести к появлению царапин.

Если покрытие линзы окажется сильно поврежденным, ее необходимо заменить качественной оптикой от хорошо зарекомендовавшего себя производителя. Линзы более низкой ценовой категории имеют покрытие, отличающееся коротким сроком эксплуатации и быстрым прогоранием.

  • Происходит загрязнение.

Точность настройки оборудования для лазерной резки страдает от отпечатков пальцев, нагара, мелкой пыли, оседающей на фокусирующих линзах, и пр. Для восстановления работоспособности необходимо регулярно обрабатывать линзы беличьими кистями, дабы убрать пыль, а также специальным раствором для протирки линзы и зеркал. При этом необходимо внимательно следить за сохранением настройки точности расположения зеркал.

  • Жесткость конструкции нарушается.

Снижение точности резки может появляться из-за того, что на приводных ремнях ослабляется натяжение. В случае возникновения такой неисправности необходимо обратиться к рекомендациям завода-изготовителя: скорректировать натяжение ремней, а также сделать так, чтобы натяжение стало одинаковым на всех элементах.

Плохо закрепленная в конусе излучателя линза может начать вибрировать в процессе работы оборудования.

  • Изменяется угол рабочей поверхности.

На точность резки может также влиять поверхность, на которую перед обработкой помещают заготовку. Если, несмотря на проверку системы передачи луча (ее настройку и уход), точность резки не устраивает, стоит обратить внимание на поверхность стола, на котором происходит раскрой металла. Ее проверяют, используя уровень, поскольку необходимо добиться точности горизонтали – для этого регулируют подвижные опоры.

Требования к чертежам для точной лазерной резки

Графические векторные файлы, с которыми работают программы для лазерной резки листов металла, имеют формат dwg, dxf. Это чертежи, используемые для изготовления деталей методом резки. Впрочем, в настоящее время возможна работа дизайнеров и с другими графическими векторными пакетами. Несмотря на то, что программа требует файлы определенного формата для проведения резки, созданный дизайнером чертеж можно легко перекодировать в нужный размер, а затем уже загрузить его в аппаратуру.

Современное оборудование работает с форматами программных пакетов CorelDraw, а также AutoCAD. Таким образом, чертежи, содержащие задание по лазерной резке или гравировке, должны поддерживаться именно ими.

Для работы с AutoCAD чертежи должны соответствовать некоторым требованиям, таким как:

  • AutoCAD 2000 – чертеж не должен быть выполнен в программе ниже данной версии.
  • Готовый документ должен иметь масштаб – 1:1, представление плоское 2D, координатная система World;
  • Линии элементов системы должны быть замкнуты, не spline. Типы линий – Line и Arc.

CorelDraw имеет собственные требования к файлам и чертежам:

  • Символы и вставки текста необходимо преобразовывать в кривые – Curves.
  • Ширина кривых обязательно фиксируется константой Hairline в любом чертеже.
  • Масштаб документа – 1:1.
  • Отверстия и контуры необходимо создавать одним замкнутым движением (фрагментом).
  • Версии программы CorelDraw должным быть от 6 и до 14.

Созданный эскиз изделия должен представлять собой схематический объект, наружный контур которого замкнут. Внутри изделие может содержать незамкнутый рез, то есть прорези и отверстия.

Перечислим ряд требований, предъявляемых к эскизам:

  • Масштаб 1:1.
  • Внешний и внутренний контуры должны быть замкнуты.
  • Все контуры должны выполняться с использованием команд CIRCLE, LINE, ARC.
  • Команды ELLIPSE, SPLINE не подходят для работы с лазерным оборудованием.
  • Для выполнения ровного разреза необходимо выполнять крупные, а не мелкие линии и дуги.
  • Рекомендуется не накладывать линии друг на друга, поскольку лазерному лучу придется резать одно и то же место несколько раз.
  • Чертеж должен содержать информацию о количестве деталей и материале изготовления.
  • В файле должна быть прописана полная информация о чертеже. Разбивка на несколько файлов не допускается.
  • Информация о раскладке деталей необязательна.

Размер заготовки для резки изделия должна быть больше его внешнего контура на 5–10 мм.

Перевод контура букв в кривые происходит с помощью шрифтов Corel, они обводят каждую букву два раза или более. Участки эскиза с кривыми линиями разделяются на небольшие точечные отрезки. Все указанные выше требования необходимо точно соблюдать для получения качественной резки.

Лазерная резка дает возможность производить изделия с высокой точностью. Возможное отклонение от запланированных размеров – 0,3 мм. Ширина реза должна всегда зависеть от толщины заготовки. Например, для заготовки толщиной 4 мм, выбирается ширина реза 0,3 мм. В результате рез будет значительно меньше, чем диаметр отверстия.

Что точнее: лазерная или плазменная резка

Точность лазерной резки, по мнению специалистов, выше, чем плазменной, так как кромки, получаемые в результате первой, имеют большую степень соответствия по перпендикулярности, а прорези – более узкие из соответствующего диапазона толщин. Излучение лазера фокусируется и нагревает узкую часть обрабатываемой заготовки. Это позволяет значительно меньше деформировать заготовку и делать рез с большей точностью. В результате выходят аккуратные, качественные резы, достаточно узкие, в которых зона термического воздействия не очень большая.

Достоинствами лазерной резки, помимо вышеперечисленных, является точность изготавливаемых деталей. Это особенно заметно при осмотре небольших изделий сложной формы, вырезов, четко очерченных углов. А одним из главных преимуществ считается ее высокая производительность. Данный вид резки особенно хорошо зарекомендовал себя в работе со сталью, толщина которой меньше 6 мм. При этом сохраняются точность и качество, а также достаточно большая скорость резки.

Еще одной сильной стороной лазерной резки является отсутствие окалины на тонких листах металла. Это ускоряет процесс производства, позволяя сразу передавать материал на следующую операцию. Листы, толщина которых менее 4 мм, после обработки имеют прямолинейные и гладкие кромки. Если же обрабатывается более толстый лист, то кромка может иметь небольшое отклонение со скосом около 0,5°.

Отверстия, получаемые при лазерной резке, имеют диаметр, немного увеличивающийся книзу, но являются качественными, точными и круглыми. С увеличением толщины обрабатываемого металла подобный вид резки используется не так часто. При толщине, равной 2–4 см, она применяется уже значительно реже плазменной резки. А при толщине более 4 см и вовсе не применяется.

Диапазон толщины металла, при работе с которым эффективна плазменная резка, значительно больше, чем для той, когда применяется лазерная. Но сохраняется достаточно хорошая точность и качество реза. Экономически плазменная резка более выгодна для обработки алюминия и его сплавов, имеющих толщину менее 12 см, чугуна толщиной меньше 9 см, меди – менее 8 см, углеродистых и легированных сталей – до 15 см.

Плазменная резка редко применяется для толщины ≤ 0,8 мм. Характерной особенностью данного вида обработки металла является небольшая конусность поверхности разреза, находящаяся в диапазоне 3–10°. При большой толщине металла конусность делает диаметр нижней кромки отверстия меньшим, чем верхний. При толщине 2 см эта разница (между входом и выходом) может достигать 1 мм. Плазменная резка ограничена минимальным размером отверстия. Хорошее качество и точность данного вида резки возможны при диаметре, большем или равном толщине обрабатываемого металла.

Плазменная резка дает кратковременное термическое воздействие на кромку металла (обжиг). Из-за этого снижается качество изделий. Нередко после обработки на деталях присутствует окалина, которую можно легко убрать.

Поведем итоги о том, что же лучше – плазменная или лазерная резка? При сравнении описанных выше способов можно сделать вывод, что при малой толщине обрабатываемого металла результаты резки примерно одинаковы. Для металлов с толщиной более 6 мм эффективнее применять плазменную резку. Скорость выполнения операций в этом случае выше, а уровень затрат энергии ниже, по сравнению с лазерной резкой.

Однако при малой толщине лазерная резка имеет преимущества, выражающиеся в более высокой точности и качестве изделий, по сравнению с плазменной. Также резка с использованием лазера имеет большую эффективность при изготовлении деталей сложной формы, когда важны точность и максимальная приближенность к проекту.

Лазерная резка имеет большую универсальность, в отличие от плазменной. Помимо непосредственно резки, лазер используется для разметки, маркировки, упрочнения и пр. Кроме того, расход материалов, используемых при такой резке, значительно меньше, поскольку срок их службы выше, чем при плазменной.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Читать еще:  Лазерная резка дюралюминия в Москве

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Сравнение лазерной и плазменной резки металла

Применяются на предприятиях металлообрабатывающей, пищевой, автомобильной, судостроительной, строительной и энергетической промышленностях, в составе машин термической резки (МТР) с ЧПУ. Резать можно как листовой металл, так и трубы. В данной статье, хочется затронуть основные плюсы и минусы данных технологий резки металла. Начнем с плазмы.

Плазменная резка

Осуществляется плазменной дугой, с температурой до 30 000 градусов Цельсия. Сама физика данного процесса не позволяет резать металл без скоса (без конуса) даже в самых дорогостоящих источниках плазмы ( Hypertherm , Termal Dynamics и Kjellberg) с применением так называемой «узко-дуговой резки» не удастся достичь конусности менее 2-4˚.

Зато станок плазменной резки с ЧПУ (в простонародье «плазмарез», «плазморезка», «резак», «плазма», «портальная плазменная резка») может резать недостижимые для лазера толщины металлов — до 160 мм для углеродистых («черных») сталей. Фактически плазменная установка позволяет резать любой токопроводящий металл (все виды сталей, чугун, медь, алюминий, латунь и т.д.).

Есть некоторые ограничения по резке отверстий, например, минимальный диаметр отверстия должен быть больше или равен полутора — двум толщинам метала.

То есть, если у нас стальной лист толщиной 12 мм, то минимальный диаметр отверстия (с сохранением круглой формы) будет равен 18-24 мм. Конечно здесь есть приятные исключения в виде запатентованной технологии True Hole от компании Hypertherm, позволяющей вырезать отверстия диаметром, равном толщине листа, причем отменного качества с конусностью не более 2˚. Технология применима на толщинах до 25 мм при использовании системы HyPerfomance Plasma HPRXD и XPR с автоматической системой управления газом.

Машины термической резки , оснащенные источником плазменной резки , дешевле станков лазерной резки металла , себестоимость реза – дешевле, обслуживание дешевле (часто необходимо только электричество, сжатый воздух и «расходники»).

Из минусов хочется отметить худшее качество реза, конусность реза, более высокое потребление электроэнергии, большее потребление расходных материалов («расходки») и сложность при резке тонких металлов (менее 1 мм), вызванную более толстой дугой (ширина реза 0,8-1,5 мм). А также в несколько раз меньшую скорость реза тонких металлов, в сравнении с лазером.

Прожиг на не качественной плазме толщина лист 0,9 мм
Качественная плазма, лист толщиной 0,9 мм
Прямолинейная резка лист толщиной 0,7 мм. Плазма.

Лазерная резка

Осуществляется лазерным лучом, который в разы тоньше плазменной дуги (0,2-0,3 мм), поэтому качество реза заметно выше, чем при плазменной резке, так как уменьшается термическое воздействие на кромку разрезаемого материала.

Установка лазерной резки отличается высокими скоростями резки, что является более рентабельным решением в сравнении с плазмой. Например, оптоволоконный иттербиевый лазер IPG Photonics мощностью 4 кВт( Lasercut Professiona M2 способен резать углеродистую сталь толщиной 2 мм со скоростью до 12 100 мм в минуту, в то время как источник плазмы Hypertherm HPR 130XD режет данный лист со скоростью не более 1 490 мм в минуту (30 А, кислород/кислород). Резкое падение скорости реза у лазера наблюдается на толщинах более 3-6 мм, а максимальная толщина ограничена 24 мм для углеродистой стали (для оптоволоконного лазера IPG Photonics, мощностью 4 кВт). Кромки реза у листов до 14 мм – остаются ровными и гладкими, без образования окалины.

Минимальный диаметр вырезаемого отверстия равен 0,3 толщины металла, края – ровные и с минимальным скосом (не более 1° при толщинах более 10-12 мм). Это позволяет вырезать отверстия диаметром 4 мм в 12 мм листе. Точность станка лазерной резки металла заметно выше станка плазменной резки и составляет, как правило, +/- 0,05 мм.

Пример реза стали толщиной 12мм. Слева – «узкодуговым» источником плазмы 130Ампер. Справа — лазером мощностью 1КВт. Пример реза стали толщиной 25 мм, оптоволоконным лазером мощностью 4 кВт.

Один из важных моментов, на который стоит обратить внимание при выборе станка лазерной или плазменной резки – стоимость и стойкость расходных материалов. Наиболее часто заменяемая часть на лазере – сопло стоит от 140 до 750 руб. за 1 шт. и служит оно до 1,5 месяцев, в то время как на плазменную резку меняется сопло и электрод (катод), общей стоимостью от 250 до 4500 руб. (в зависимости от модели плазматрона), которых хватает примерно на 0,5-1 смену работы станка плазменной резки.

Резюмируя данную статью, давайте подведем итоги:

Лазерную резку целесообразнее применять, если нужны очень высокие скорости резки, высокое качество обработки металла, высокая точность, хорошая повторяемость при резке сложных изделий, высокое качество резки углов (особенно внутренних), низкая стоимость расходных материалов, но обслуживание установки лазерной резки должно осуществляться только высококвалифицированными специалистами.

В то время как плазменная резка славится большими толщинами разрезаемых металлов, неприхотливостью, большей гибкостью в широком диапазоне толщин и типов материалов, меньшей стоимостью установки. В настоящее время приобретать оборудование в лизинг становится выгоднее, в том числе из-за экономии по НДС.

Технология лазерной резки металлов и неметаллических материалов

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Особенности и требования к процессу резки

Качество кромок деталей после резки, сопоставимое с качеством после механической обработки, на порядок выше, чем после известных процессов термической резки. Скорости лазерной резки достигают ≥0,167 м/с. В большинстве случаев применений процесс является малоотходным, обеспечивает получение готовых деталей, практически не подвергнутых деформациям и не требующих последующей термомеханической обработки. Требования к процессу лазерной резки сводятся к следующему: скорость резки металлов 0,167—0,25 м/с, однослойных тканей, кожи и других материалов 0,67—1 м/с; предельные отклонения размеров деталей ± (0,05—0,2) мм; ширина реза сталей толщиной 0,5—5 мм 0,1—0,3 мм; шероховатость их поверхности реза 10—40 мкм; неперпендикулярность кромок реза сталей толщиной 0,5—5 мм 0,05—0,1 мм; на кромках допускается легко отделимый грат. Кроме листов, лазерной резке подвергают трубы, штамповки, обечайки, профильный прокат. Ниже приведены предельные толщины разрезаемых материалов:

Перед резкой не нужна специальная подготовка поверхности заготовок за исключением тех случаев, когда с поверхности стальных листов снимают антикоррозионную смазку, чтобы предохранить оптические элементы от загрязнения.

Режимы резки металлов

Наиболее существенно влияют на скорость резки мощность и плотность мощности, диаметр, расходимость и модовый состав излучения, фокусное расстояние.

На рис. 28.3 приведены зависимости скорости резки низкоуглеродистой стали от толщины при разных мощностях излучения и использовании кислорода в качестве вспомогательного газа. Состав стали влияет на скорость резки. Например, скорость резки низкоуглеродистых сталей в среднем на 10—30 % выше, чем нержавеющих. Но эта скорость резко снижается при применении многомодового излучения с большой (>2 см) выходной апертурой и большой (>1,5 мрад) угловой расходимостью. Замена кислорода на воздух или азот снижает скорость резки сталей в 1,4—1,6 раза. Скорости резки, см/с, сплавов цветных металлов толщиной 1 мм (числитель) и 3 мм (знаменатель) лазерным 1-кВт излучением с подачей кислорода (сплавы Al и Ni) или аргона (сплав Ti): (8,3—9,2)/(0,67— 0,83)—сплавы Аl типа Д16, (11,7—12,5)/(3,7—4,2) — сплав Ni типа «Хастеллой», (6,7— 7,5)/(0,67—0,83)—сплав Ti типа 0Т4.

Ниже приведены рекомендуемые параметры излучения и вспомогательного газа, при которых достигаются наилучшие показатели скорости и качества лазерной резки металлов (рекомендуемые параметры излучения реализованы в последних образцах СО2-лазеров ведущих зарубежных фирм Японии, ФРГ, Великобритании):

Фокальная плоскость относительно поверхности листа расположена на поверхности или ниже на треть толщины; характер излучения при резке плавных контуров деталей непрерывный, а при резке углов и других сложных участков деталей и при высококачественной безгратовой резке импульсно-периодический (длительность импульса 0,5—3 мс, частота следования 100—600 Гц, пиковая мощность 0,5—6 Дж); вспомогательный газ при резке сталей, сплавов цветных металлов — кислород (воздух), а при высококачественной резке сплавов цветных металлов — азот, аргон.

Режимы резки неметаллических материалов

По разрезаемости неметаллические материалы разделяются на термически разлагающиеся и плавящиеся. К первым относятся термореактивные пластмассы, дерево, натуральные ткани, некоторые композиционные материалы, резины; ко вторым — керамика, стекло, бетон и др. При воздействии лазерного излучения термически разлагающиеся материалы претерпевают ряд изменений, связанных с химическим распадом, полимеризацией, пиролизом полимерных связей, испарением или сублимацией, в результате чего образуются газообразные продукты, которые удаляются из полости реза вспомогательным газом. Для резки плавящихся материалов необходим подвод большей энергии, чем для резки разлагающихся материалов. По сравнению с металлами у неметаллических материалов значительно меньшие коэффициенты тепло- и температуропроводности, а у некоторых материалов меньшие удельные энергии разрушения. Поэтому для их резки можно использовать лазерное излучение с более низкими параметрами качества по сравнению с приведенными выше. В табл. 28.1 приведены режимы резки некоторых неметаллических материалов с использованием непрерывного излучения. Тонкослойные материалы, такие как ткани, кожа, бумага, разрезают уложенными в много слоев, чем обеспечивается многократное повышение производительности работ. При резке неметаллических материалов состав вспомогательного газа не важен, рекомендуется азот или воздух. Параметры газа выбирают такими же, как и при резке металлов.

Качество резки металлов

Оно характеризуется шириной реза, шероховатостью поверхности, неперпендикулярностью кромок, глубиной зоны температурного влияния, наличием грата на кромках, а также точностью деталей. На показатели качества влияют параметры излучения и вспомогательного газа, вид и толщина разрезаемого материала, а также скорость резки. Каждой толщине материала соответствует оптимальная скорость резки, близкая к максимальной, при которой достигаются наилучшие показатели качества. В табл. 28.2 приведены показатели качества лазерной резки углеродистых сталей с использованием непрерывного одномодового 1*кВт излучения, сфокусированного в диаметр 0,15—0,20 мм. В качестве вспомогательного газа использовался кислород под давлением 0,3—0,5МПа. Увеличение диаметра сфокусированного излучения и, следовательно, увеличение толщины расплава на передней поверхности реза ухудшают качество резки.

Качество резки в значительной мере зависит от положения фокальной плоскости резака относительно поверхности листа. Ее следует располагать на поверхности листа или заглублять на треть толщины. Допускаются отклонения от установленного положения фокальной плоскости в пределах 0,1—0,5 мм, причем более жесткий допуск следует выдерживать при резке тонколистовых металлов. Замена кислорода воздухом при обработке сталей толщиной >3 мм приводит к уменьшению ширины реза на 20—40%, однако увеличивается количество грата на нижних кромках, что в совокупности со снижением скорости резки приводит к увеличению глубины зоны температурного влияния.

Величина шероховатости поверхности реза характеризуется глубиной, частотой повторения и наклоном бороздок и изменяется по толщине листа. К верхней кромке примыкает зона с наименьшей глубиной бороздок, образующихся в результате периодического разрушения от верхней кромки в глубь металла. В расположенной ниже зоне образуются более глубокие бороздки в результате одновременного воздействия на металл лазерного излучения и вспомогательного газа. У нижней кромки металла расположена зона с наибольшим наклоном (отставанием) бороздок в сторону, противоположную направлению резки. Образование бороздок в этой зоне связано в основном с воздействием на поверхность кромки стекающего расплавленного металла и вспомогательного газа. Приведенные в табл. 28.2 шероховатости относятся к средней зоне металла. С увеличением скорости резки и плотности мощности глубина бороздок уменьшается на всей поверхности реза. Глубина зоны температурного влияния зависит от тех же параметров, что и ширина реза, в первую очередь — от диаметра сфокусированного луча и скорости резки.

Качество резки неметаллических материалов

Общие закономерности показателей качества те же, что и при резке металлов, однако они в меньшей степени зависят от параметров излучения. Так, качественная резка разлагающихся материалов осуществляется при меньших плотностях мощности излучения. Ширина реза, как правило, в полтора—два раза больше, чем у сталей одинаковой толщины (см. табл. 28.1), а шероховатость ниже и не превышает 30—40 мкм. На кромках резов некоторых разлагающихся материалов (резиностеклопластик, стеклотекстолит, винипласт, дерево, кожа) образуется обугленный 0,5—1,0-мм слой, который следует удалить, если деталь служит электроизолятором.

Точность резки

Это комплексный параметр качества, который определяется на 50—80 % точностью режущей машины, но зависит также от погрешностей технологического процесса. Требования к точности диктуются назначением и толщиной деталей. Как правило, погрешности деталей толщиной мм должны укладываться в допуск 0,1—0,5 мм. Из параметров качества на технологическую точность резки влияют ширина реза, шероховатость поверхности и неперпендикулярность кромок. Точность портальных машин с ЧПУ на микроЭВМ для термической, в том числе для газолазерной резки регламентируется ГОСТ 5614—74 и ГОСТ 26940—86. Предельные отклонения от номинальных размеров квадратов со стороной 0,5 м и окружностей диаметром 0,5 м, воспроизводимых машиной, не должны превышать ± (0,1÷0,25) мм. Предельные отклонения размеров контуров деталей на углах удваиваются.

Особенности резки импульсно-периодическим излучением

Из-за большой инерционности электромеханических приводов машин резка сложных участков контуров деталей (углы, малые радиусы, прорези и т. д.) осуществляется на небольших скоростях, как правило, не превышающих 0,8—1,7 см/с. Значительное, по сравнению с оптимальной, снижение скорости приводит к перегреву сложных участков контура деталей и ухудшению качества резки. Увеличивается глубина зоны температурного влияния, шероховатость поверхности, количество грата, существенно снижается точность деталей. Для получения высокого качества углов снижают мощность излучения пропорционально снижению скорости резки. Другой способ качественной резки углов — автоматический переход с непрерывного на импульсно-периодический режим излучения. Изменяя, главным образом, частоту следования, а также длительность и пиковую мощность импульсов, можно эффективно регулировать тепловложение в металл и достигать высокого качества резки. Выше приведены параметры импульсно-периодического излучения (ИПИ), наиболее часто используемые при назначении режима обработки углов деталей. Другой случай эффективного применения ИПИ — финишная вырезка деталей из сплавов цветных металлов, например титана и алюминия. При одинаковой средней мощности по сравнению с непрерывным ИПИ обеспечивает более высокое качество резки по показателям шероховатости, глубине зоны температурного влияния и количеству грата на кромках реза. Кроме того, ИПИ позволяет увеличить в полтора—два раза предельную толщину качественной резки металлов, а также резать металлы с высокой отражающей способностью и теплопроводностью (сплавы Аl, Сu) при более низком уровне средней мощности. Скорость резки металлов с применением ИПИ несколько ниже, чем с применением непрерывного излучения такой же средней мощности.

Влияние поляризации излучения

Наиболее высоки показатели скорости и качества резки при совпадении плоскости поляризации луча с плоскостью резки. В этом случае на передней поверхности реза наиболее высоко поглощение излучения. Ели плоскость поляризации перпендикулярна плоскости реза, то большая часть излучения поглощается боковыми поверхностями реза. Скорость и качество резки могут значительно различаться в зависимости от изменения направления перемещения оптического резака при вырезке фигурных деталей. Влияние эффекта поляризации ослабляется при повышении температуры металла, а также при его окислении химически активным вспомогательным газом в процессе резки. Для обеспечения наибольшей эффективности резки целесообразно плоскость поляризации луча с помощью специального устройства автоматически поворачивать при изменении направления резки, чтобы она совпадала с плоскостью резки. Хорошие результаты достигаются в результате превращения линейно поляризованного излучения в излучение с круговой поляризацией с применением фазовращающего зеркала, которое устанавливают перед входом в оптический резак. Этот способ применяется ведущими фирмами в современных машинах лазерной резки.

Лазерная резка материалов большой толщины

Лазерная резка представляет собой процесс, позволяющий добиться оптимального соотношения цена-качество при раскрое металлического листа, как при массовом, так и мелкосерийном производствах.

С помощью лазерной резки можно получить как изделия прямолинейной простой формы, так и сложные фигурные криволинейные детали.

Такой обработке можно подвергать практически любой металл различной толщины, регламентированной возможностями станка. Соблюдение технических рекомендаций для резания металлов позволяет добиваться отличного качества реза.

При нарушении техпроцесса (например, несоблюдение скорости резания) или же при обработке некачественного сырья есть вероятность получить брак.

Как и любую машину, лазерный станок нужно вовремя обслуживать, а тестовую деталь, прежде чем запускать их в серию, тщательно проверять.

Виды брака
Существует несколько основных видов брака при лазерной резке металла.

Грат или облой – первый из них. Представляет собой затвердевший в виде капель металл на кромках изделия, который необходимо удалять. Для этих целей применяется ручная зачистка с использованием шлифовальных материалов, что может нарушить точную геометрию, которая, иногда, бывает очень важна для сверхточных изделий.

Неровный край – другой распространенный вид брака. Этот дефект связан с несвоевременным техническим обслуживанием станка, износом линейных направляющих и других комплектующих станка. Также причиной неровного края может являться недостаточная масса листа металла или отсутствие дополнительных приспособлений для его закрепления на рабочем столе.

Борозды и вихри на выходе – проявляется при резке ряда материалов большой толщины в результате отрыва газового потока и образованию вихря. Как правило исправляется изменением выходного давления газа из сопла и корректировкой режимов резания.

При резке толстолистовых металлов огромная роль отводится вспомогательному газу, который ответственен за удаление расплава и чистоту лазерного реза.

С повышением мощности излучения, вызванного ростом толщины материала, очень трудно обеспечить необходимое качество одномодового излучения. С ростом толщины металла скорость процесса становится недопустимо низкой. Плохое качество поверхности реза, которое связано с рядом причин, характеризуется повышенной шероховатостью и гратом.

Для толстых материалов (с большим отношением толщины материала к ширине реза) качество реза сильно понижается. Объясняется это ослаблением силового действия газа на расплав и плохим его удалением. Проблема влияния сопутствующего газа на качество лазерной резки металлов (до 25 мм толщиной и выше) в настоящее время стоит очень остро.

Рис.1 Фотографии дефектов лазерной резки, шероховатость и грат: нержавеющая сталь толщиной 5 мм (а) и 16 мм (б); титан 30 мм (в); электротехническая сталь 0,5 мм (г); нержавеющая сталь 5 мм (д), окисленная в нижней части реза за счет подмешивания воздуха; нержавеющая сталь 1 мм (е)

Проблемы, связанные с качеством лазерной резки металлов, наглядно представлены на рис.1. Здесь показаны наиболее характерные дефекты поверхности, которые имеют место при резке некоторых металлов различной толщины. Можно видеть изменения в структуре борозд шероховатости по толщине материала (рис. 1 (а, б, в, д)). Грат, который появляется с обратной стороны листа, представляет собой остатки затвердевшего расплава неправильной формы (рис. 1 (a, в)) или предстает в виде округлых частиц, прочно держащихся на нижней кромке после остывания (рис. 1 (г, е)). Поверхность некоторых образцов может иметь ярко выраженную более гладкую полосу (рис. 1 (б, в)). Образец нержавеющей стали (рис. 1 (д)) 5 мм толщиной в нижней части имеет наплавленную структуру неправильной формы, отличающуюся по цвету от верхней, более гладкой части. Изменение цвета объясняется образованием оксидов железа при попадании в рез кислорода из окружающей внешней среды. Эти дефекты, так или иначе, связаны с динамикой вспомогательного газа, который ответственен за удаление расплава из канала лазерного реза.

Рис.2 Фотографии формы каналов лазерных резов в поперечных сечениях по отношению к направлению движения лазерного источника: (а, б) — титан, толщина 10 мм, СО2-лазер мощностью 4 кВт, фокусное расстояние 254 мм, ширина канала на половине толщины 330 мкм (а), заглубление фокуса 9 мм, (а) и 19 мм (б), давление 5 атм; (в) — нержавеющая сталь, толщина 10 мм, заглубление фокуса 13 мм; (г) — аустенитная нержавеющая сталь AISI 304, толщиной 6 мм

Форма канала задается границами пучка лазерного излучения и практически не зависит от параметров газовой струи, которая влияет лишь на величину шероховатости стенок. Фотографии каналов лазерных резов в сечении, перпендикулярном направлению движения луча, представлены на рис.2. Если толщина материала превышает расстояние, на котором лазерный пучок успевает сильно расшириться, то поверхность реза может иметь значительную кривизну (рис. 2 (а)). Фокус лазерного пучка устанавливали на половине толщины (для получения максимально прямых стенок) или на нижней поверхности листа (для получения минимальной шероховатости). Большое отклонение поверхности реза от вертикали считается дефектом качества. Форма реза, близкая к прямоугольной, достигается, если лазерный пучок не успевает расходиться на расстоянии равном толщине листа; при этом отклонение стенок от вертикали получается незначительным рис.2. Чтобы обеспечить необходимую фокусировку пучка, для резки толстолистовых материалов обычно используют длиннофокусные линзы.

Читать еще:  Лазерная резка фанеры в 2021 году

Возникновение рельефа борозд на срезе обусловлено отрывам потока газа от поверхности реза.

При течении газа в канале на его трех стенках образуются пограничные слои, толщина которых нарастает с глубиной канала. Нарастающие пограничные слои захватывают все больше и больше жидкости, тормозя поток. Для очень глубокого канала пограничные слои могут даже сомкнуться, при этом поток еще больше будет замедляться. Замедление течения приводит к росту давления, как следствие, к отрыву потока газа и возникновению возвратного течения.

Эти явления негативно сказываются на качестве обрабатываемой поверхности. Таким образом, при обработке металлов лазером необходимо тщательно выбирать режимы резания, в зависимости от толщины материала, его вида и требований к качеству обрабатываемой поверхности.

Рис.3 Фотографии рельефа поверхности при различных режимах резки малоуглеродистой стали СО2-лазером мощностью до 5 кВт с использованием традиционной лазерной резки с кислородом (а, б, в, г) и гибридной кислородной резки с поддержкой лазерного излучения (д). Толщина листа L, мм: 5 (а, б); 16 (в, г); 25 (д). Скорость резки Vc, м/мин: 1,6 (а); 1,5 (б); 1,0 (в); 0,6 (г); 0,27 (д). Избыточное давление, атм: 1,0 (а, б); 0,3 (в, г); 6,0 (д)

На рис.3 для примера приведены фотографии рельефа шероховатости реза, полученные при вариации толщины листа, скорости резки и давления кислорода в накопительной камере.

Незначительное уменьшение скорости резки Vc с 1,6 до 1,5 м/мин для листов толщиной L=5 мм при избыточном давлении в 1 атм также незначительно отражается на форме и размерах штрихов шероховатости. Переход к резке листов c L=16 мм требует, во-первых, снижения избыточного давления кислорода до 0,3 атм и, во-вторых, выбор оптимальной скорости резки, при которой величина шероховатости была бы минимальной.

Стоит заметить, что скорость резки Vc=1,0 м/мин на Рис.3 (в) не является оптимальной, так как на фотографии хорошо видна шероховатость с глубокими и крупными штрихами, а в случае с Vc=0,6 м/мин на Рис.3 (г) показан рельеф поверхности, обычно получающийся после перехода горения в неуправляемый автогенный режим. Наконец, на рис. Рис.3 (д) показан образец толстолистовой малоуглеродистой стали с высоким качеством поверхности реза, полученного с помощью гибридной кислородной резки с поддержкой лазерного излучения.

Тепловые эффекты в металлах

Как было сказано выше, лазерная резка металлов осуществляется благодаря плавлению, что приводит к появлению различных эффектов.

В холоднокатаных низкоуглеродистых сталях край материала становится менее твердым. Причина тому – наличие зоны отжига толщиной в несколько тысячных дюйма. Зачастую, это не является проблемой при последующей финишной обработке или для конечного изделия.

Однако если уровень углерода превосходит 0,3% (средне- и высокоуглеродистые стали), в поверхностном слое образуется мартенсит, повышающий твердость стали. Когда материал в области реза нагревается до температуры плавления (Tпл = 1500°C), граничная область также нагревается. Сталь, температура которой повышается выше 900°С превращается в аустенит, который, быстро охлаждаясь, переходит в мартенсит – именно он образует закаленную сталь.

В некоторых случаях данный эффект может быть полезен – например, когда требуется одновременно вырезать и закалить край детали, повышая его стойкость к истиранию. В других ситуация – может стать проблемой, так как наличие пор в закаленном слое может привести к образованию микротрещин.

Высокие скорости процессов при лазерной резке приводят к появлению специфических микроструктур в прокатной стали. Хотя сталь переходит в аустенит выше 899°С, конечный материал неоднороден. Углерод, присутствующий в форме карбида железа, должен диффундировать в малоуглеродистые ферритовые зоны. Если исходная структура была крупнозернистой, время, необходимое для диффузии, превосходит длительность нагрева. После охлаждения высокоуглеродистые области становятся твердыми, а низкоуглеродистые – мягкими. Такие структуры имеют очень низкие механические свойства.

Легированные стали

Низколегированные стали, такие как 4140 и 8620, очень хорошо поддаются лазерной резке. Стали с более высоким включением легирующих элементов (многие конструкционные стали) режутся не так хорошо. Многие легирующие элементы, такие как хром, повышают вязкость расплава и образуют оксиды, оставляющие темную пленку на поверхности и формирующие шероховатый край реза при толщине более четверти дюйма. В любой легированной стали с достаточным содержанием углерода при резке образуется мартенсит.

Нержавеющая сталь

Так как все нержавеющие стали представляют собой высокохромистые сплавы, при резке в струе кислорода они ведут себя, как описано выше: кромка покрывается значительным слоем оксида хрома. Во многих случаях это является нежелательным для последующего процесса использования детали. Замена кислорода азотом, который не вступает в заметную реакцию с нержавеющей сталью, позволяет избежать формирования данного слоя. Инертный газ заставляет создавать температуру плавления исключительно силами лазерного излучения, что, естественно, снижает скорость процесса и толщину обрабатываемого материала в сравнении с процессом, использующим кислород. Вязкость расплава довольно высока и его адгезия к нижнему краю реза представляет определенную проблему.

Алюминий и его сплавы характеризуются высокой отражательной способностью и теплопроводностью. Это делает их относительно трудными материалами для лазерной обработки. Многие алюминиевые сплавы, особенно серии 2000 и 7000, склонны к образованию микротрещин на кромке реза. В аэрокосмической промышленности (основном потребителе данных сплавов) такие микротрещины недопустимы, так как они снижают усталостную прочность деталей. Использование деталей возможно только после удаления поверхностного слоя механически, что, ввиду высокой стоимости, делает лазерную резку нецелесообразной. Для изготовления деталей для аэрокосмической промышленности применяют гидроабразивную резку, которая не создает нагрева в зоне резки.

Применение лазерной резки алюминия для машиностроения и иных наземных сфер применения является допустимым, так как стандартные (нормальные) условия эксплуатации не приводят к значительным изменениям механических свойств материала и не нарушают несущих способностей конечных изделий.

Титан и сплавы на его основе интенсивно взаимодействуют с кислородом и азотом. Если титан режется в струе кислорода, то на кромке образуется толстый слой твердых и хрупких оксидов и нитридов, что делает детали непригодными для многих задач. Тот же эффект наблюдается при резке в азоте. Единственными газами, пригодными для лазерной резки, являются инертные газы, такие как аргон и гелий. Хотя аргон, будучи более дешевым, чем гелий, кажется наиболее предпочтительным, его использование может привести к определенным металлургическим сложностям. Перегрев кромки может изменить фазовое состояние Ti-6Al-4V и привести к образованию альфа-структуры, что недопустимо для многих задач аэрокосмической промышленности, так как снижает усталостную прочность материала. Гелий, имеющий большую теплоемкость и теплопроводность, часто смешивают с аргоном для обеспечения охлаждения во время резки. Обычно достаточно 25%-ой смеси гелия с аргоном, но иногда используется и 50%-ая.

Для написания статьи использовались собственные производственные эксперименты и материалы:

  1. «Физические основы лазерной резки толстых листовых материалов» О.Б. Ковалев, В.М. Фомин, ФИЗМАТЛИТ, Москва 2013
  2. «The Thermal Effects of Laser Cutting» Originally presented at the Alternative Methods for Precision Sheet Metal Fabricating Conference, June 1996, San Jose, CA by Leonard Migliore

Лазерная резка листовых металлов

  • Лазерная резка алюминия
  • Лазерная резка оцинкованной стали
  • Резка электротехнической стали

Мы выполняем контрактные работы по резке деталей из листового алюминия, различных марок конструкционной и нержавеющей стали, меди и латуни, тугоплавких металлов.

Изготавливаются прецизионные составные части изделий машиностроении, приборостроения, электроники, электротехнической промышленности, корпуса приборов, комплектующие для стеллажей, электротехнических шкафов, обшивки, шаблоны, буквы, трафареты, вывески, элементы современного интерьера и торгового оборудования, мебельной фурнитуры и многие другие изделия.

  • Стали до 12-15мм.
  • Нержавеющей стали до 8мм.
  • Алюминия до 6 мм.
  • Латуни до 3 мм, меди до 2 мм.
  • Точность изготовления деталей до 0,04 мм.
  • Минимальная ширина реза 0,1-0.2мм.
  • Минимальный диаметр отверстий от 0,1 мм.
  • Максимальный размер обрабатываемого листа — 1500х3000 мм.

Требования к чертежам

Заказы на обработку принимаются в виде чертежей в любом векторном формате.

Мы так же готовы подготовить для вас чертежи по вашим эскизам, ТЗ или описанию.

Написать нам

Цены на услуги

Стоимость услуг зависит от сложности и срочности работы рассчитывается индивидуально для каждого заказа

Примеры выполненных работ

Лазерная резка алюминия

Резка декоративных накладок

Лазерная резка латуни

Лазерная резка титана

Лазерная резка вентиляционных решеток (латунь)

Лазерная резка электротехнической стали

Лазерная резка деталей из конструкционной стали

Накладки на радиаторы

Лазерная резка меди

Резка декоративных элементов

Высокоточная резка имплантов

Изготовление декоративных накладок

Резка нержавеющей стали

Резка нержавеющей стали

Резка вентиляционных решеток

резка деталей статоров и роторов

резка деталей статоров и роторов

резка деталей статоров и роторов

Преимущества лазерной резки

Лазерный луч сфокусированный на поверхность металла в пятно малых размеров вызывает локальный нагрев материала, приводящий к его испарению и плавлению. Образующиеся жидкая и газообразная фазы металла удаляются путем продувки зоны реза ассистирующим газом. При лазерной резке рез получается узким, термическая зона минимальна, воздействие идет только на конкретный участок без нагрева остального объема и нарушения его структуры и свойств.

Применение технологии лазерной резки практически исключает механические повреждения обрабатываемого материала. Деформация материала незначительная, что делает возможной высокоточную обработку легко деформируемых, нежестких материалов. Современное автоматизированное компьютерное управление позволяет получать заготовки и изготавливать детали с контуром высокой степени сложности. В отличие от штамповки и фрезеровки, после лазерной резки отсутствуют микротрещины и остаточная деформация.

На нашем технологическом участке, выполняющем услуги резки металлов в настоящее время используются следующие лазерные машины:

  • МЛ4 и МЛ3 на основе твердотельных импульсных лазеров с ламповой накачкой
  • Лазерная машина МЛ35 -020 с волоконным лазером мощностью 2000 Вт и размером координатного стола 1500х3000мм.
  • Лазерная машина МЛ35-015 Компакт с повышенной точностью, с размером координатного стола 1200х1200мм.

Компания «Лазеры и Технологии» оказывает предприятиям Москвы, области и прилегающих регионов услуги лазерной резки листовых металлов: черных и нержавеющих, электротехнических сталей, алюминия, латуни, меди, титана, тугоплавких металлов и др. Выполняем работы по приемлемой стоимости, в чем вы легко убедитесь, ознакомившись с прайсом на эти и другие услуги. Современное лазерное оборудование позволяет обрабатывать металл с высокой точностью и минимумом отходов.

Технология раскроя

Лазерная резка металлов представляет собой воздействие на материал сфокусированного луча высокой мощности, управляемого компьютером. В зоне воздействия металл плавится, сгорает и испаряется, в результате чего образуется тонкая, ровная линия реза, требующая минимальной последующей обработки. Лазерный раскрой широко применяется в машиностроении, приборостроении, на предприятиях электротехнической и электронной промышленности и в ряде других отраслей. Это оптимальная технология для изготовления из листового металла конструкционных деталей, а также корпусов приборов, шаблонов, трафаретов, элементов рекламных конструкций, интерьерного декора, мебельной фурнитуры, изделий сельскохозяйственной техники и т. д.

Почему за услугой нужно обратиться к нам

  1. «Лазеры и Технологии» – компания с более чем 20-летним опытом работы, обладающая обширным парком специализированного оборудования. Высококвалифицированные сотрудники эффективно решают задачи любой сложности.
  2. Мы выполняем не только лазерную резку металлов, но и ряд сопутствующих операций – гибку, сварку, гальваническую антикоррозионную обработку, окрашивание, монтаж дополнительных элементов, нанесение надписей, гравировку и др.
  3. Изготавливаем крупные партии деталей, мелкосерийные и даже единичные заказы, в зависимости от потребностей вашего предприятия.
  4. Выполняем, по желанию заказчика, полный цикл работ, от разработки документации до конечной сборки изделия.
  5. Хорошо знаем специфику выполнения заказов для разных отраслей промышленности в том числе для приборостроения и микроэлектроники.
  6. Устанавливаем доступные цены за метр реза, а также изготовление единичного изделия.

Позвоните нам или напишите на электронную почту, чтобы получить бесплатную консультацию нашего специалиста, обсудить нюансы обработки и условия выполнения заказа.

Лазерная или плазменная резка — что лучше?

Выбери свой станок

Лазерный станок WATTSAN NC-С1612

Лазерный станок по металлу WATTSAN 1325 BASIC

Лазерный станок по металлу WATTSAN 1325 TABLECHANGE

Лазерный станок по металлу WATTSAN 1530 BASIC

Лазерный станок по металлу WATTSAN 1530 TABLECHANGE

Лазерный станок по металлу для резки труб WATTSAN 1530 ROTATORY

Лазерный станок по металлу WATTSAN 1530 CABINE

Лазерный станок для резки труб WATTSAN 1530 ROTATORY CABINE

Лазерный станок по металлу WATTSAN 1530 TABLECHANGE CABINE

Лазерный станок по металлу WATTSAN 1530 ROTATORY TABLECHANGE

Лазерный станок для раскроя металлических труб и профилей WATTSAN RD

В этой статье мы ответим на самые часто задаваемый вопрос, что лучше — плазма или лазер?

Чем лазерная резка отличается от плазменной?

Давайте для начала рассмотрим принцип работы плазменного и лазерного оборудования.

Если простыми словами, то плавление металла при плазменной резке происходит за счет дуги. То есть, под воздействием воздуха.

В случае с лазерной резкой плазменной резкой плавление металла происходит засчёт сфокусированного лазерного луча.

Возможности плазменной и лазерной резки

В первом случае ширина реза не постоянна. Она изменяется в зависимости от толщины металла, от 0,8 до 2,5 мм. А при работе на лазерном станке она всегда практически одинакова и равняется от 0,2 до 0,3 мм.

Насколько плазменная резка будет точной, зависит от износа расходных материалов. Этот параметр составляет до 0,1 мм. При лазерном способе точность очень высокая и находится в диапазоне от 0,05 до 0,08 мм.

Важным параметром является конусность, она бывает от 1 до 5 градусов в зависимости от толщины вырезаемых отверстий. При лазере конусность минимальная. Она составляет менее 1 градуса.

Соответственно, отверстия на лазере получаются более геометрически правильными и подходят под точные соединения.

Для того, чтобы вырезать геометрически правильные отверстия на плазме нам необходимо, чтобы диаметр отверстия был в два раза толще листа.

А при лазерной резке возможность вырезания отверстий, как минимум, в два раза тоньше самого листа.

Также необходимо отметить и высокую скорость реза, которая даёт возможность прожигать толстые металлы.

А на лазере скорость значительно выше, чем на плазме. Но при увеличении толщины она сильно падает. Кроме того, время пробивки толстого металла увеличивается.

Стоит отметить про образование окалины при плазменной резке. Её избежать, к сожалению, невозможно, и деталь нужно будет ещё обработать.

А вот при лазерной резке её практически нет. То есть, детали, которые вырезаются на лазере, не нуждаются в дополнительной обработке.

Плазма имеет грязный рез, то есть при резке плазмы образуется много грата, и рез нуждается в пост-обработке. То есть, в любом случае нужно либо шлифовать, либо гальтовать, либо очищать материал другими способами.

В случае с лазерным станком при правильных настройках не требует никакой пост-обработки. Изделие сразу готово, как к сварке, так и к покраске, а в дальнейшем к продаже. Рез получается чистым.

У лазера очень тонкий рез, а у плазмы он может достигать 5 мм засчёт того, что температурное воздействие велико, что даёт дополнительное плавление.

Лазерный станок по металлу ест намного меньше электричества, чем плазма. Особенно это заметно на больших объемах.

Какие нужны расходники?

Для аппарата плазменной резки

На плазме необходимо менять сопла, электроды, защитные экраны, кожухи. А на лазере только линзы и сопло.

Расходники для плазмореза обходятся в среднем от 44 000 до 73 500 рублей в месяц.

Для лазерного станка

Но при работе на лазерном станке раз в две недели необходимо менять линзу и сопло. Линза стоит 700 рублей, сопло — 900 рублей.

Максимальная ежемесячная оплата расходников для лазерного станка будет составлять 3 200 рублей.

Итак, давайте подведём итоги.

Плюсы и минусы плазмы и лазера

Плазма

Преимущества:

  1. Большой диапазон разрезаемых толщин от 0,5 до 50 мм на пробивку;
  2. Высокая скорость реза при больших толщинах;
  3. Низкая начальная цена оборудования
  4. Отработанная технология резки под углом, как сейчас привыкли называть, резка со скосом.

Недостатки:

  1. Нецелесообразность обрабатки металлов тоньше 1 мм;
  2. Конусность кромок до 5 градусов (некачественный край);
  3. Присутствие окалины на отверстиях при поворотах, поэтому нужна дополнительная обработка изделий;
  4. Ограничение на диаметр отверстия до 4 мм;
  5. Высокая стоимость расходных материалов;
  6. Низкая точность по сравнению с лазерным станком;
  7. Требует постобработки;
  8. Низкая скорость резки по сравнению с лазером на тонких материалах;
  9. Невозможность выполнять многие разновидности резки, доступные лазерному станку.

Лазер

Преимущества:

  1. Перпендикулярность кромки;
  2. Малая ширина реза;
  3. Отсутствие окалины — получаете 100% готовое изделие;
  4. Диаметр отверстия меньше толщины листа. Можно вырезать мелкие детали вплоть до 1 мм;
  5. Низкое термическое воздействие на кромку;
  6. Дешевые расходники;
  7. Обработка тонкого металла от 0,2 мм;
  8. Наивысшая возможная скорость резки;
  9. Материалы не требуют постобработки и готовы к сварке, покраске или упаковке, а затем к продаже.

Недостатки:

  1. Можно резать металл только до 20 мм;
  2. Высокая начальная цена оборудования.

Для чего нужна плазма, а для чего — лазер?

Лазер подходит там, где нужна точность, чистота реза и кромки и скорость. А плазма режет медленно, относительно лазера, и с грязным резом, поэтому сложные технические детали вырезать невозможно. А на лазерном станке по металлу возможно вырезать, например, небольшие шильды и таблички, тонкие решётки и сложные элементы дизайна, а также роторные колёса.

Плазма нужна для изготовления простых изделий. В форме прямоугольника, овала или квадрата, потому что их можно потом обработать. Но вырезать звёздочку с отверстиями внутри будет сложно. К тому же, на шлифовку уйдёт много времени. А оборудование для пост-обработки будет стоить в разы дороже, чем металлорезчик.

Плазма применяется там, где есть большие толщины и при простой резке, например, рельсов, элементов металлокаркаса или сварных конструкций и т.п..

Почему лазерная резка эффективнее?

Плазменная резка обрабатывает детали толщиной от 25 мм и выше, а оборудование стоит дешевле, чем металлорез. Но, несмотря на это, в сравнении с лазером, плазменная резка проигрывает.

  1. Во-первых, потому что она более затратная термически.
  2. Во-вторых, скорость обработки детали на лазере выше минимум в полтора раз по сравнению с плазмой. Лазерный станок за то же время обработает большее количество деталей.

Благодаря лазерной резке, мы можем обрабатывать больше деталей на одном листе. Это означает, что расстояние между деталями при лазерной обработке намного меньше, чем расстояние при той же плазменной резке. В частности, для лазерной резки при толщине 25 мм расстояние между деталями может составлять от 7 до 10 мм.

При плазменной резке это расстояние значительно увеличивается и соответственно выход готовых изделий металла, он уменьшается. Другими словами, мы за один и тот же промежуток времени обрабатываем большее количество деталей. Мы экономим металл, а отсюда мы выигрываем в экономике.

  1. Пару слов о качестве резки. Современные лазерные станки обеспечивают высочайшее качество обработки кромки. Здесь нет грата, здесь нет завала кромок, окалин, здесь нет прочих явлений, которые могут возникать при плазменной резке.

При сопоставимом количестве деталей и утолщении листа мы получим стоимость детали на 20 — 30 % больше.. Почему так? Количество деталей, обработанных на этом листе увеличивается в лазерной резке. Расстояние между деталями сокращается, соответственно, мы экономим материал. Не требуется дополнительная обработка металла.

Стоимость лазерного станка окупается достаточно быстро так как:

    1. экономим на расходниках
    2. экономим на материале (меньше остатков)
    3. экономим на пост обработке металла
    4. экономим на времени за рабочий день можно выполнить больший объем работы

А теперь давайте сравним функциональность лазерных и плазменных станков

Зависит от степени износа расходных материалов.

При непрерывном режиме диаметр равен толщине материала. Для импульсного режима минимальный диаметр отверстия может составлять одну треть толщины материала.

Минимальный диаметр отверстий составляет 1,5 от толщины материала, но не менее 4мм.

Высокое качество углов

Происходит небольшое скругление угла, из нижней части среза удаляется больше материала, чем из верхней.

Обычно имеется (сильная)

Присутствуют на острых наружных кромках деталей.

Больше, чем при лазерной резке в разы.

Производительность резки металла

Очень высокая скорость при малых толщинах. Заметно снижается с увеличением толщины металла, продолжительный прожиг больших толщин.

Быстрый прожиг, очень сильно уступает в скорости лазерному станку, в десятки раз медленнее лазера.

Как быстро окупается лазерный станок?

  1. На лазерном станке делаются сложные высокомаржинальные изделия, которые приносят хорошую прибыль;
  2. При большой скорости увеличивается выработка;
  3. Не нужны дополнительные устройство и время на постобработку изделия.

Поэтому лазер, несмотря на то, что превосходит плазморез в пять раз по цене, окупается гораздо быстрее. Например, если его стоимость 3 миллиона, в у плазмы 1 миллион, то плазма окупится за два месяца. При этом металлорез тоже может окупиться за два месяца, но он сделает больше выработки, чем плазма. И в следующие два месяца он принесёт гораздо больше прибыли. К примеру, плазма принесёт 1 миллион рублей, а металлорез — 3 мл рублей.

И кроме того, функционал лазерного станка шире, чем у плазмареза. Он может резать и сложные, и простые объекты, раскладывать материал, также обладает многими функциями, о которых компания “Лазеркат” рассказывает на пусконаладке. Если раскрыть весь потенциал металлореза, он окупится ещё быстрее, отчасти благодаря более дешовым расходникам.

Например, один наш клиент из Узбекистана, купивший нас станок для лазерной резки металла, заказал обучение и замену лазерной головы. После этого клиент спросил, почему у него при резке расходуется от 12 и более баллонов азота в день. Он вырезал круги и квадраты без режима Flycut, только по контуру. Использование данного режима позволяет резать в 10 раз быстрее, тем самым экономить ресурс излучателя, увеличивать количество производимой продукции и что самое важное — расходовать меньше газа. То есть, посредством экономии на расходниках мы имеем более быструю окупаемость.

Благодаря совокупности этих факторов металлорез эффективнее плазмореза в десятки раз.

Он не может конкурировать с плазмой только в единственном случае, когда нужна резка очень толстых материалов от 25 мм. Такие материалы используются, например, для производства рельс.

Когда металлорезчик режет, например, металл толщиной 20 мм, всё равно возникает определённая шероховатость, требующая доработки. Она ниже, но она лучше, чем у плазмы. Но тем не менее шероховатость нуждается в дополнительной обработке. В такой ситуации логика приобретения лазерного станка пропадает.

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.

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, ммОптимальная скорость резки, м/сШирина реза, ммШероховатость кромок, мкмНеперпендикулярность, мм
110-110,1-0,1510-150,04-0,06
36-70,3-0,3530-350,08-0,12
53-40,4-0,4540-500,1-0,15
100,8-1,150,6-0,6570-80

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.

Лазерная резка. Принцип работы. Вопросы и ответы

Современная техника и оборудование, которое используется при работе с металлом – это высокоэффективные и мощные устройства, позволяющие обрабатывать материал быстро и с высокой точностью. Одним из наиболее эффективных способов считается лазерная обработка металла, при которой необходимы оборудование и специальные навыки.

Известно много особенностей работы с лазерным оборудованием. А чтобы понять суть этого метода обработки, стоит разобраться в принципах работы лазерной установки для резки заготовок из металла.

Резка металла лазером: особенности метода

На производствах и в мастерских применяют различные способы раскроя из листового металла заготовок с определенными параметрами. Наиболее точный и предпочтительный способ – это применение лазерной установки.

Сам по себе метод резки – это, по сути, раскрой из листового металла заготовки необходимой формы и в определенном количестве. Известны различные методы, которые позволяют получить определенные заготовки из листов металла. Но многие из них (например, ручные станки или ножницы по металлу) не гарантируют достаточной точности.

Если есть потребность обработать листовой металл, а при этом важна точность, то может помочь только лазерная установка. Лазерная резка – это способ раскроя металлического листа определенной толщины при использовании лазера высокой мощности.

Процесс разделения происходит за счет сфокусированного лазерного пучка на конкретную область металла. В месте контакта температура материала повышается до температуры плавления. Области вокруг не меняют свой температурный показатель, что позволяет не деформироваться краю заготовки. Линия разреза получается точной и достаточно тонкой, что позволяет сэкономить на расходном материале.

Основной принцип работы лазера для резки – это прожиг металлического листа высокотемпературным и точно сконцентрированным лучом. Расплавленный металл с обработанного участка удаляется направленным потоком воздуха или произвольно стекает.

В чем основные преимущества метода?

Лазерная обработка материалов имеет ряд преимуществ, которые выражены в следующем:

  • нет прямого механического контакта с обрабатываемым материалом, а значит это дает возможность работать с хрупкими материалами;
  • под действием направленного луча происходит плавление даже очень твердых металлов;
  • высокая скорость обработки металла;
  • возможность организации скоростной и непрерывной резки, что увеличивает производительность;
  • процесс полностью автоматизированный, что практически полностью исключает вероятность воздействия человеческого фактора.

Существенные минусы в работе

Если есть преимущества, то, соответственно, есть и недостатки. Технология лазерной резки металла – не исключение, и в этом аспекте можно отметить следующие минусы:

  1. Достаточно большое потребление электроэнергии.
  2. Высокая стоимость самой лазерной установки.
  3. При ошибке в настройках есть вероятность порчи обрабатываемого материала.
  4. Высокотемпературный лазер опасен для человека.

Использование лазерного оборудования – это высокая производительность. Но по карману такое устройство только крупным производствам. Поэтому сегодня очень популярна услуга осуществления изготовления конкретных заготовок под заказ в специализированных мастерских.

Ваши вопросы – наши ответы

У простого обывателя или того, кто впервые сталкивается с таким видом обработки металла, может возникнуть масса вопросов. Мы сформулировали наиболее актуальные вопросы об особенностях применения и возможностях лазерной резки и ответили на них:

1. Что такое лазер, которым режут металл?

Лазер – это сфокусированный пучок огромной оптической энергии. За счет концентрирования высокой тепловой энергии материал, на который направляется лазер, просто испаряется или стекает по направлению, противоположному к самому лучу.

2. Какие бывают виды лазерных установок?

Есть некоторая градация типов лазерных установок, которые применяются на производствах:

  • газовые;
  • твердотельные;
  • волоконные;
  • полупроводниковые.

Но такие установки для резки – это основные аппараты. Существуют и другие устройства, которые используют иные принципы воздействия на обрабатываемый металл лазером. В основном такое оборудование изготавливается на специальных производствах. Но некоторые установки можно изготовить дома (например, газовую лазерную установку). Также все аппараты отличаются по стоимости использования и сложности управления.

3. Что можно резать лазером?

При помощи резки лазером в принципе можно разрезать любой материал. Однако все зависит от типа установки, параметров настройки и свойств самого обрабатываемого материала. Граничный показатель (за основу берется листовая сталь) – листовой материал толщиной до 35 мм. Поэтому разумно предположить, что единственным существенным ограничением для лазера является толщина обрабатываемого материала.

Здесь в основном рассматривается резка лазером металла. Но стоит сказать, что металлическими листами все не ограничивается, лазеру под силу резать дерево, пластик, акрил и многое другое. При этом резка получается точной и быстрой, без необходимости дополнительной обработки.

4. Что не под силу разрезать лазеру?

Сфокусированный высокотемпературный лазер – это мощный инструмент. Однако и для такого оборудования есть свои «крепкие орешки» – это любые материалы с оптическим эффектом. Ярким примером является медь (к сплавам на основе этого металла это свойство не относится).

Медные, даже очень тонкие листы, лазер не в состоянии разрезать, потому что луч отражается от поверхности. При отражении тепловая энергия направляется на линзу аппарата, что становится причиной ее поломки.

Есть некоторые трудности и с резкой стекла – луч лазера проходит сквозь прозрачную поверхность. Это не относится к резке оргстекла, которое лазером режется очень просто.

5. Какой ширины разрез образовывается от лазера?

Ширина разреза лазером – это минимальное значение разреза, который можно сделать в материале. Этот показатель составляет 250 микрометров. Это и считается основной причиной экономного размещения отдельных элементов на одном листе.

6. Что из себя представляет лазерная установка?

Оборудование для лазерной резки металла по факту является столом, который служит рабочей площадкой, с движимой определенным образом лазерной головкой. На столе размещается лист обрабатываемого материала. Сама лазерная головка движется по двум осям – абсцисс и ординат. Характер движения загружается в специальный программный продукт, а также устанавливаются определенные настройки самого лазера.

7. Как справляется лазер с необходимостью резки нестандартных форм и заготовок?

Лазеру, при правильном обращении с программой, под силу изготовить заготовку любой сложности. От геометрически ровного разреза до сложных узоров – все это можно сделать при помощи лазера.

Этот факт стал главной причиной популярности такого оборудования. Лазерные установки широко используются в разных сферах, так как позволяют проделать необходимую работу эффективнее, точнее и быстрее, чем альтернативные способы обработки.

8. Остаются ли следы на заготовке, если ее резали лазером?

Резка лазером – это высокотехнологичный процесс, при котором воздействие на конкретную область среза – минимальное. За счет того, что обработка лазером происходит очень быстро, материал по обе стороны среза не успевает накалиться. Это позволяет не оставлять видимых следов по кромке изделия.

Однако лазер используется и при гравировке металла (и прочих материалов). В этом случае видимые следы, которые выполняют декоративную или функциональную задачу, являются частью технологии.

Это наиболее распространенные вопросы, которые возникают относительно лазерной обработки металлов и прочих материалов. Они позволят человеку, который не сталкивался с подобным оборудованием, понять принцип его работы и узнать некоторые его особенности. Относительно самого процесса работы, особенностей управления и так далее – это компетенция исключительно профессионалов. Но вы всегда можете обратиться в специализированный сервис, где обязательно получите подробную консультацию относительно данного вопроса, а также заказать изготовление вашего индивидуального заказа.

  • Услуги
  • Продукция
  • Заказ
  • Контакты
  • Резка металла
    • Плазменная резка
    • Лазерная резка
    • Газовая резка
  • Сварочные работы
    • Аргонная сварка
    • Электро дуговая сварка
    • Полуавтомат сварка
  • Гибка металла
  • Токарно / Фрезерные работы
  • Слесарные работы
  • Доставка

Наши преимущества

Специфика лазерной резки: скорость и точность

Металлические элементы разрезаются по-разному. Одним из самых современных, более точных и широко используемых является лазерная резка. Весь процесс состоит в разделении материала, разрезаемого под действием непрерывного или импульсного лазерного луча. Он попадает на режущую щель, вызывая только плавление, одновременное плавление и испарение или одновременное плавление и сжигание материала.

Преимущество лазерной резки по другим методам

Технология лазерной резки является одним из основных методов резки технических материалов. Чаще всего мы встречаем ее в случае металлической резки. Если инженеры, работающие на металлообрабатывающем заводе, выбирают параметры лазерной резки, мы получаем чистую поверхность края без необходимости дополнительных мер. Сам процесс является очень экономичным, обеспечивая скорость резания, недоступную для других технологий, таких как плазменная резка, кислородная резка или резка струей воды.

Применение и метод лазерной резки

Лазерная резка не только встречается в металлообработке. Этот метод также будет полезен при резке металлокерамики, пластмассы, керамики или даже древесины. Независимо от материала, во время лазерной резки также необходим одновременный поток сопутствующего газа. Он должен быть инертным или химически реагирующим на разрезаемый материал. Его главная задача — выпустить все ненужные продукты всего процесса из режущего щели, независимо от того, будут ли они жидкими или принимать газовую форму. Интересно, что лазерная резка используется не только для собственно резки, но и для пробивания отверстий — перфорации или сверления — в большинстве машиностроительных материалов.

Что определяет качество лазерной резки?

Качество лазерной резки определяется прежде всего качеством лазерного луча. Он определяется коэффициентом качества BPP (Product Parameter Product). В зависимости от разрезаемого материала и его толщины, BPP должен составлять от 0,1 до 0,5. Чем меньше оно, тем выше качество лазерного луча, потому что мы определяем его, определяя постоянство диаметра по всей длине луча. Теоретический идеальный лазер имеет BPP 0,0 — его диаметр абсолютно постоянный, независимо от того места, где мы его измеряем.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector