Лазерная резка металлов находит широкую эксплуатацию в разнообразных отраслях промышленности, и это применение будет еще более расширяться с непрерывным совершенствованием лазерного оборудования и повышением доступности лазеров.
Лазерный луч
Особенность лазерного луча – это малый угол его расхождения, приводящий к малому диаметру луча (менее миллиметра) и высокая плотность потока энергии. Эти свойства позволяют применять лазер как для резки металла и неметаллических изделий, так и для гравировки, в зависимости от мощности луча.
Лазерную резку широко используют благодаря ее многочисленным преимуществам:
- высокой производительности;
- простоте управления оборудования;
- высокой точности производимых разрезов;
минимальной деформации материала при обработке;
возможности резать хрупкие и легко деформирующиеся материалы, твердые сплавы металлов;
- бюджетности процесса при осуществлении работ в больших объемах.
В промышленных производствах наиболее часто применяются лазерные станки по металлу на твердотельной основе (на неодимовом стекле и иттрий — алюминиевом рубине) и на газовой основе (применение газовой смеси на основе углекислого газа, гелия и азота).
Устройства второго типа имеют большую мощность. Промышленные лазеры функционируют как в непрерывном, так и в импульсном режиме.
Лучом лазера нагревается материал обрабатываемой детали до высокой температуры, при которой материал испаряется. Часто лазерная головка оснащается источником кислорода.
Кислород способствует окислению, т.е. сгоранию испаряющегося материала. В некоторых системах в участок воздействия лазерного луча подается не кислород, а инертный газ.
В этом случае испаряющийся материал не сгорает, а выдувается из зоны обработки. Выдувание материала способствует малой шероховатости реза.
Вследствие малого диаметра лазерного луча воздействие энергии сосредоточено на небольшом участке поверхности детали.
Поэтому теплофизические свойства материала обрабатываемой детали оказывают минимальное воздействие на процесс резки, следовательно, резать и гравировать с помощью лазера можно самые разнообразные изделия, и металлические, и неметаллические, в том числе - стекло.
Еще одно преимущество малого диаметра лазерного луча – минимальное количество отходов.
К достоинствам лазерной резки относится и отсутствие, в отличие от случая применения режущего инструмента, механического контакта обрабатываемой детали с инструментом.
Отсутствует, естественно, и деформация обрабатываемой детали.
Кинематическая система станка лазерной резки позволяет обеспечить перемещения оптической головки по координатам XYZ посредством портального XY-координатного стола и вертикального привода Z.
Перемещением головки управляет система ЧПУ (числового программного управления). Применение ЧПУ позволяет выполнять разрезы любой самой сложной формы.
Существуют ограничения по толщине разрезаемого листа металла – не более 50 мм для листов нержавеющей стали.
К недостаткам относится также высокое потребление энергии устройствами лазерной резки.