Milling-master.ru

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

Технология лазерной резки металла

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.

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.
Читать еще:  Изготовление запчастей к токарным и фрезерным станком

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.

Принцип лазерной резки

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Каковы принципы лазерной резки
  • Какие лазеры работают по принципу лазерной резки
  • На что обратить внимание при выборе оборудования для лазерной резки

Основное назначение лазерной резки – раскрой листовых материалов, преимущественно металлов. Ее главное достоинство заключается в возможности изготовления деталей, имеющих сложные контуры. В этой статье мы расскажем о том, каков основной принцип лазерной резки.

Основной принцип лазерной резки

Лазерный луч (так называемый лазер) – это когерентное монохроматическое вынужденное излучение узкой направленности, инициатором которого в активной среде выступает внешний энергетический фактор (электрический, оптический, химический и т. д.). В основе этого физического явления лежит способность веществ излучать волны определенной длины.

Фотонное излучение происходит в момент столкновения атома с другим когерентным (идентичным) фотоном, который не поглощается в процессе. Фотоны, которые при этом становятся «лишними», и образуют лазерный луч.

Принцип лазерной резки заключается в том, что излучение оказывает тепловое воздействие на обрабатываемые материалы. В процессе обработки происходит нагревание металла до температуры плавления, а затем до температуры кипения, достигнув которой материал начинает испаряться. В связи с высокой энергозатратностью, такая обработка подходит для металлов небольшой толщины.

Работа с относительно толстыми листами выполняется при температуре плавления. Для облегчения процесса применяют подаваемый в зону обработки газ. Чаще всего пользуются азотом, гелием, аргоном, кислородом или воздухом. Задача газа заключается в удалении из области резки расплавленного материала и продуктов сгорания, поддержании горения металла и охлаждении прилегающих зон. Самым эффективным газом, используемым в процессе обработки, является кислород, позволяющий повысить скорость и глубину реза.

Благодаря высокой концентрации энергии лазерный луч проникает в материал обрабатываемой детали. За счет его воздействия в зоне резки происходит расплавление, испарение, воспламенение или другие процессы, меняющие структуру металла и вызывающие его исчезновение.

Лазерная резка схожа с обычной механической, но вместо режущего инструмента используется луч лазера, а также нет отходов, которые при механической обработке представляют собой металлическую стружку, а при работе с лазером они просто испаряются.

Срез металла при лазерной обработке очень тонкий, к тому же сама область реза очень мала (включая минимальную деформацию и температурную нагрузку на прилегающие зоны). Благодаря этим особенностям резка лазером является наиболее высококачественным способом обработки металлов. К тому же принцип лазерной резки позволяет использовать ее в работе практически с любыми материалами, независимо от конструкционных особенностей, формы и размера (включая бумагу, резину, полиэтилен и др., которые в силу мягкости или малой толщины не могут быть обработаны фрезой).

Прежде чем перейти к описанию принципа лазерной резки, поговорим об установках для работы с лазером, состоящих из трех основных частей:

  • Рабочей (активной) среды, создающей лазерное излучение.
  • Источника энергии (системы накачки), благодаря которому возникает электромагнитное излучение.
  • Оптического резонатора, представляющего собой систему зеркал, которые усиливают излучение.

Возникновение лазерного луча можно описать следующим образом – за счет источника энергии активная среда (к примеру, рубиновый кристалл) из внешней среды получает фотоны, имеющие определенной энергию. Проникая в активную среду, фотоны вырывают из ее атомов аналогичные частицы, однако сами в процессе не поглощаются.

Активная среда дополнительно насыщается за счет действия оптического резонатора (например, двух параллельно расположенных зеркал), благодаря чему имеющие одинаковую энергию фотоны многократно сталкиваются с атомами, тем самым порождая новые фотоны. Одно из зеркал оптического резонатора делают полупрозрачным, позволяющим пропускать фотоны в направлении оптической оси (в виде узконаправленного луча).

Лазерная резка металлов обладает следующими преимуществами:

  • Поскольку режущий элемент не вступает в механический контакт с разрезаемой поверхностью, возможно обрабатывать легкодеформируемые или хрупкие материалы.
  • Принцип лазерной резки позволяет работать с металлами, имеющими различную толщину. У стальных заготовок она может варьироваться от 0,2 до 30 мм, у алюминиевых сплавов – от 0,2 до 20 мм, у медных и латунных деталей – от 0,2 до 15 мм.
  • Лазерная резка отличается высокой скоростью.
  • Этот способ позволяет работать с заготовками, имеющими любую конфигурацию.
  • Благодаря лазерной резке детали имеют чистые кромки, а отходы практически отсутствуют.
  • Резка отличается высокой точностью – до 0,1 мм.
  • Плотная раскладка заготовок на листе обеспечивает более экономичный расход листового металла.

Этот способ обработки имеет и определенные недостатки, в первую очередь речь идет о высоком потреблении энергии, а также об использовании дорогостоящего оборудования.

Какие лазеры используют для резки

Линейка лазерных установок достаточно велика. В основе классификации обычно лежит вид активной среды (лазеры могут быть твердотельными, газовыми, полупроводниковыми), тип подачи энергии (импульсные установки или имеющие постоянную мощность), размеры оборудования, мощность излучения, назначение и т. п.

Выбирая подходящий вид лазерной резки следует исходить из типа материала, который необходимо обработать. При помощи углекислотных лазеров можно выполнять многочисленные операции (резку, гравировку, сварку) с различными материалами (металлами, резиной, пластиком, стеклом).

При необходимости раскроя листов латуни, меди, серебра, алюминия лучшим выбором станет твердотельная волоконная установка. С ее помощью обрабатывают только металлы.

В зависимости от типа рабочей среды существует следующая классификация лазеров:

Основной элемент твердотельных лазерных установок – осветительная камера, в которой расположены источник энергии и твердое рабочее тело. В качестве источника энергии выступает мощная газоразрядная лампа-вспышка. Рабочее тело представляет собой стержень, выполненный из неодимового стекла, рубина или алюмоиттриевого граната, легированный неодимом или иттербием.

С обоих торцов стержня размещены зеркала, одно из которых является отражающим, второе – полупрозрачным. Рабочее тело создает лазерный луч, который, многократно отражаясь и при этом усиливаясь, проходит сквозь полупрозрачное зеркало.

Рекомендовано к прочтению

Волоконные установки также входят в число твердотельных. В качестве источника энергии в таком оборудовании выступает полупроводник, а для усиления излучения используется стекловолокно.

Чтобы понять принцип лазерной резки и работы установки в целом, обратимся к оборудованию, в котором рабочая среда представлена гранатовым стержнем, в качестве легирующего материала выступает неодим. Ионы неодима играют роль активных центров. За счет поглощения излучения газоразрядной лампы они возбуждаются, то есть получают излишнюю энергию.

При возвращении ионов в первоначальное состояние происходит отдача ими фотонной энергии, т. е. электромагнитного излучения (света). За счет фотонов в обычное состояние переходят и другие возбужденные ионы. Этот процесс носит лавинообразный характер. Благодаря зеркалам лазерный луч движется в заданном направлении. Отражаясь, фотоны много раз возвращаются в рабочее тело и вызывают образование новых фотонов, усиливая тем самым излучение. Отличительными чертами луча являются его узкая направленность и значительная концентрация энергии.

Читать еще:  3d фрезеровка по дереву

В качестве рабочего тела таких установок выступает углекислый газ в чистом виде либо в смеси с азотом и гелием. Посредством насоса газ поступает в газоразрядную трубку. Для возбуждения используются электрические разряды. Усилению отражения также способствуют зеркала – отражающее и полупрозрачное. В соответствии с конструктивными особенностями установки могут иметь продольную и поперечную прокачку или быть щелевыми.

  • Газодинамические.

Газодинамические лазеры относятся к самым мощным установкам. В качестве активной среды в них выступает углекислый газ, температура которого варьируется от 1 000 до 3 000 К (+726…+2726 °С). Для возбуждения используют вспомогательный маломощный лазер. Проходя со сверхзвуковой скоростью сквозь сопло Лаваля (канал с сильным сужением посередине), газ подвергается резкому расширению и охлаждению. Атомы газа, возвращаясь в первоначальное состояние, активируют излучение.

Какие параметры нужно учитывать при лазерной резке металлов

Лазерная резка подходит для работы не только с металлами, но и с резиной, линолеумом, фанерой, полипропиленом, искусственным камнем и стеклом. Обработка лазером применяется в приборо-, судо- и автомобилестроении, для создания элементов электротехнических устройств, сельскохозяйственных машин. Используя принцип лазерного раскроя, изготавливают жетоны, трафареты, указатели, декоративные элементы интерьера и пр.

Принцип лазерной резки зависит от многих параметров. Необходимо учитывать, с какой скоростью выполняется обработка, лазер какой мощности при этом используется, какова его плотность, фокусное расстояние, также учету подлежат диаметр луча и состав излучения, а также марка и вид обрабатываемого материала. Например, скорость резки низкоуглеродистых сталей примерно на 30 % выше, чем при работе с нержавейкой. Снижению скорости практически в два раза способствует замена кислорода обычным воздухом. Лазер мощностью 1 кВт разрезает алюминий со скоростью примерно 12 м/с, титан – 9 м/с (при использовании кислорода в качестве активной среды).

Разберем принцип лазерной резки на следующем примере. За основу берем мощность лазера 1 кВт, в качестве активной среды выступает кислород, подаваемый в рабочую область под давлением 0,5 МПа, диаметр луча равен 0,2 мм.

Технология лазерной резки металла

Благодаря лазерной резке металла сегодня значительно модернизирована работа на производствах. Лазерная резка металла – наиболее современная технология, которую используют как в массовом производстве, так и в частных мастерских.

Лазерная резка металла бывает фигурная, художественная, а не только обычная, что позволяет создавать детали интересной формы.

Этот способ обработки подходит для практически всех видов металла, однако имеет свои нюансы в зависимости от материала, который подвергается обработке.

При работе это нужно учитывать, чтобы получить детали правильной формы и исключить брак.

Также нужно разбираться в особенностях технологии лазерной резки и представлять, как работает оборудование, чтобы добиться эффективного результата и получить качественные детали.

Из статьи вы узнаете, как происходит обработка разных типов металла с помощью лазера, какие инструменты для этого нужны, и как сделать это своими руками, а также почему сегодня так популярна лазерная резка и гравировка.

Видео поможет вам в работе и сделает весь процесс проще и нагляднее.

Как происходит процедура резки алюминия

Подобный способ резки считается самой эффективной и современной методикой обработки металлических объектов – с ее помощью можно создавать детали нужных вам форм и размеров.

Работает система по чертежам с помощью программы, то есть минимизирует необходимость привлечение специалистов, и делает ее наиболее экономичным и эффективным способом резки.

Разделение объектов происходит за счет воздействия на металл луча лазера большой мощности.

Благодаря большому количеству энергии, лазер делает доступным создание деталей из любых материалов, но чаще всего применяется для работы с деревом или металлом.

Фигурная обработка металла с помощью лазера с ЧПУ вызывает окисление металлической поверхности, за счет увеличения поглощения энергии и доведения температуры до уровня, когда становится возможным плавление материала.

Наиболее высокая температура создается в той области, куда направлено наибольшее скопление лучей, благодаря этому происходит ровное разделение деталей, поверхность, куда луч не попадает, не плавится и не деформируется, а просто нагревается.

Лазерная резка листового металла происходит не только за счет воздействия на материал лазера, но и с помощью активного газа, который поступает на поверхность в то же самое время, что и луч лазера.

Благодаря этому скорость работы возрастает, а продукты горения сразу же удаляются из рабочей области.

Алюминий отличается особыми свойствами, например, он имеет высокую теплопроводность и хорошо поглощает лазерный луч.

Все это делает процедуру резки листов алюминия возможной только с использованием высокомощного лазерного излучения.

Лазерная резка алюминия, так же, как и другие варианты этого вида обработки металла, происходит с помощью программы, которая задает параметры резки деталей, а само изготовление требует наличия специального оборудования, работать с которым можно как на производстве, так и своими руками.

Мощность установки для резки алюминия зависит от размера и состава деталей.

Лучше всего резать металл на небольших скоростях, т.к. это препятствует образованию на покрытии деформаций и позволяет создать полностью ровную поверхность.

Лазерная резка алюминия отличается высоким качеством за счет того, что технология лазерной резки не допускает контакта режущей головки инструмента с поверхностью: луч воздействует сверху и просто прожигает металлическую поверхность.

Благодаря тому, что устройство оборудовано продувной зоной, разрез получается с абсолютно ровным контуром, что очень важно для последующей сварки деталей.

Изготовление деталей из алюминия путем лазерной резки с ЧПУ имеет широкие возможности: благодаря сфокусированному воздействию луча, можно вырезать даже очень сложные конструкции, главное, правильно выставлять значения по чертежам.

При лазерной резке по чертежам с ЧПУ необходимость работы своими руками сведена к минимуму, поскольку все значения задаются в программе по чертежам и после этого выполняются устройством автоматически.

При таком способе резки металла погрешность в работе минимальна благодаря тому, что человеческий фактор в работе исключается, ведь все делает ЧПУ по заранее заданным чертежам.

Единственная возможность ошибки – если вы проведете неправильные замеры своими руками, тогда все указания по чертежам будут неверны. В самой же работе устройства возможность ошибки практически отсутствует.

После разрезания материала место среза шероховато на ощупь. Все процессы обработки алюминия с помощью лазерной резки вы можете увидеть на видео.

Поскольку для лазерной резки с ЧПУ не требуется делать никаких специальных форм, затраты на ее реализацию значительно ниже, по сравнению с другими видами обработки деталей.

Способ лазерной резки прекрасно подходит для обработки металла своими руками, а не на крупном производстве, поскольку рассчитана, в первую очередь, на обработку малых партий материала.

Еще один плюс, чем хороша лазерная резка алюминия – удобство. Изготовление детали из заготовки из алюминия, не требует ее прикрепления к оборудованию.

За счет этого точность работы повышается, поскольку возможность статического влияния на материал со стороны оборудования отсутствует.

Обработка (раскройка) листов также происходит автоматически – ручной труд в этой резке практически отсутствует, поэтому, даже если вы заказываете резку алюминия, а не производите ее своими руками, цена на эту услугу будет вполне демократичной.

Резка других металлов

Сложная фигурная художественная резка, а также простая раскройка металлических деталей с помощью лазерной резки с ЧПУ доступна не только для алюминиевых заготовок.

Читать еще:  Почему 3д модели при фрезеровке делаются зеркально

Широко используются также лазерная резка нержавейки, лазерная резка латуни, лазерная резка стали и прочих металлов.

Все эти процедуры, хоть и похожи между собой, но имеют ряд особенностей в зависимости от типа материала.

Нарезание нержавейки

Лазерная резка нержавеющей стали является одной из наиболее сложных, поскольку этот материал очень устойчив к внешнему воздействию и разрушению, в отличие от любых других металлов.

Из-за этих особенностей изготовление деталей и раскройка этого металла другими способами малоэффективна, и наиболее часто для резки нержавейки используют именно лазерный способ, поскольку лазерная резка нержавеющей стали имеет наиболее высокую мощность.

Подобное изготовление имеет ряд плюсов.

Во-первых, обработка нержавейки лазером выполняется бесконтактным способом, что защищает поверхность от деформации, исключая то место, которое непосредственно подвергается резке.

Поскольку для всей работы используется специальное компьютерное оборудование, есть возможность изготовления даже сложных фигурных деталей.

При работе системы погрешность практически отсутствует – максимально возможный ее показатель – не более 0.08 мм.

Обработка нержавейки с помощью лазерной резки минимизирует возможность появления обслоев и заусенец на поверхности металла, а также создания деформированной кромки.

Поскольку время обработки лазерной резкой с ЧПУ значительно ниже, чем у других способов обработки, цена на нее также ниже.

При этом разрезать своими руками или на производстве можно лист нержавейки любой толщины – мощность луча очень большая и может справиться даже с самой толстой деталью.

Один из самых больших плюсов лазерной резки нержавейки в том, что такая обработка никак не влияет на физические свойства металла и не уменьшает срок ее дальнейшей эксплуатации.

Самое важное во время работы с нержавейкой – защитить поверхность металла от окислительных процессов, которым она подвержена во время работы.

Сделать это можно с помощью азотной кислоты, которая защищает металл от возгорания.

Во время работы газ должен подаваться в рабочую зону под определенным давлением – до 20 атмосфер.

Если работа происходит с большими листами нержавейки, то лазер работает с заглублением в поверхность, за счет чего сечение входного отверстия становится больше.

Следовательно, подача азота в рабочую зону также должна быть увеличена.

Проследить весь процесс воздействия лазерного луча на нержавейку вы можете с помощью представленного видео.

Резка меди

Лазерная резка меди так же, как и нержавейки, имеет свои особенности.

Самое важное отличие в том, что медь имеет большую теплопроводность, поэтому раскройка изделий может происходить только на небольшой скорости, при этом мощность луча должна быть максимальной.

Очень важно правильно выставить эти значения, чтобы обработка листа меди была эффективной.

Если этим правилом пренебречь, то ровно раскроить изделие не получится, плюс можно деформировать кромку и близлежащую поверхность металла.

Этот способ обработки для меди большой толщины малоэффективен, поскольку мощность оборудования должна быть очень большой, следовательно, и цена за работу будет немаленькой.

При этом фигурная и художественная резки будут невозможны, в случае обработки материала с большой толщиной, доступно только самое простое раскраивание.

При разрезании меди, лучше всего использовать твердотельные лазеры, поскольку обычное оборудование при работе с материалом большой толщины может не справиться и приведет к деформации будущих деталей.

При работе с толстыми листами в месте среза должна создаваться плазма, нагревающая, а затем и расплавляющая материал, когда она доходит до требуемой температуры.

Подробнее о том, как происходит резка меди с помощью лазера с ЧПУ, вы можете узнать из видео.

Резка латуни лазером

Лазерная резка латуни также популярна и часто используется.

Такой способ резки может быть использован как для больших партий изделий, если речь идет об обработке похожих изделий, так и для мелкого частного производства, где большая часть работы производится своими руками.

Изготовление деталей из стали и латуни с помощью лазерной резки не требуют сложной настройки оборудования: значения легко выставить своими руками, чтобы резка соответствовала нужной форме деталей.

Современные лазерные станки с ЧПУ способны осуществлять эффективную резку практически любых металлических изделий, при этом со станком просто работать своими руками, а цена на услугу резки небольших партий стоит совсем недорого, поэтому часто заказать резку эффективнее, чем заниматься этим самому.

Лазерная резка и гравировка на данный момент – это наиболее эффективный способ работы с металлическими заготовками, она эффективно справляется со своей задачей, при этом расход металла и время работы минимальны.

Лазерная резка: как она работает

Для понимания механизма работы лазера можно рассмотреть установку с рабочим телом в виде стержня из граната, легированным неодимом. Ионы последнего и служат активными центрами. Поглощая излучение газоразрядной лампы, ионы переходят в возбужденное состояние, то есть у них появляется излишек энергии.

Ионы возвращаются в исходное состояние и отдают энергию в виде фотона – электромагнитного излучения или по-другому света. Фотон вызывает переход в обычное состояние других возбужденных ионов. В итоге процесс нарастает лавинообразно. Зеркала способствуют движению луча в определенном направлении. Многократно возвращая фотоны в рабочее тело при отражении, они способствуют образованию новых фотонов и усилению излучения. Его основные характеристики – малая расходимость луча и высокая концентрация энергии.

  1. Газовые. В них рабочим телом является углекислый газ или его смесь с азотом и гелием. Газ прокачивается насосом через газоразрядную трубку. Он возбуждается с помощью электрических разрядов. Для усиления излучения устанавливают отражающее и полупрозрачное зеркало. В зависимости от особенностей конструкции такие лазеры бывают с продольной и поперечной прокачкой, а также щелевые.

Так устроен газовый лазер с продольной прокачкой

  1. Газодинамические. Эти лазеры самые мощные. В них рабочим телом является углекислый газ, нагретый до 1 000–3 000 °К (726–2726 °С). Он возбуждается с помощью вспомогательного маломощного лазера. Газ со сверхзвуковой скоростью прокачивается через суженный посередине канал (сопло Лаваля), резко расширяется и охлаждается. В результате его атомы переходят из возбужденного в обычное состояние и газ становится источником излучения.

Схема работы газодинамического лазера

Преимущества и недостатки лазерной резки

Можно выделить следующие преимущества лазерной резки металлов:

  • Нет механического контакта с поверхностью разрезаемого металла. Это делает возможным работу с легкодеформируемыми или хрупкими материалами.
  • Можно разрезать металлы разной толщины. Сталь в пределах 0,2–30 мм, алюминиевые сплавы – 0,2–20 мм, медь и латунь – 0,2–15 мм.
  • Высокая скорость резки.
  • Возможность изготовления изделий с любой конфигурацией.
  • Чистые кромки разрезаемого металла и низкое количество отходов.
  • Высокая точность работы – до 0,1 мм.
  • Экономный расход листового металла за счет более плотной раскладки деталей на листе.

Недостатками лазерной резки считаются высокое энергопотребление, дорогое оборудование.

Назначение и критерии выбора лазерной резки

Лазерную резку используют для обработки не только металлов, но и резины, линолеума, фанеры, полипропилена, искусственного камня и даже стекла. Она востребована при изготовлении деталей для различных приборов, электротехнических устройств, сельскохозяйственных машин, судов и автомобилей. Такой способ раскроя материала используют для получения жетонов, трафаретов, указателей, табличек, декоративных элементов интерьера и многого другого.

Основной критерий выбора вида лазерной резки – тип обрабатываемого материала. Так, углекислотные лазеры подходят для резки, гравировки, сварки разных материалов – металла, резины, пластика, стекла.

Твердотельные волоконные установки оптимальны при раскрое латунных, медных, серебряных или алюминиевых листов, но не подходят для неметаллов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector