Лазерная обработка металла

На сегодня одним из передовых методов обработки металлов является именно лазерная технология, которая весьма востребована из-за ряда характерных преимуществ. Лазерная резка отличается отсутствием механического воздействия, что полностью исключает вероятность деформации заготовки, к тому работа проходит в минимальные сроки и без каких-либо погрешностей.

Процесс лазерной резки предполагает быстрый локальный нагрев поверхности сфокусированным лучом лазера, который вызывает плавление, а после этого испарение материала. Причем создается такая высокая концентрация энергии, что она способна обрабатывать изделия из разных материалов и любой твердости. Поэтому данная технология имеет обширную сферу применения.

Виды лазерной обработки металла

Индивидуальные особенности каждого материала требуют и применения разнообразных видов лазерной резки. Сплавы и цветные металлы можно обрабатывать на станках мощностью не менее 1 кВт. А для работы с черными металлами подходит оборудование и мощностью поменьше.

Резка конструкционной стали

С помощью лазера можно осуществлять раскрой конструкционной стали разнообразных марок, но в данном случае имеются свои особенности в обработке, а именно:

• высокий процент содержания углерода, хрома и прочих химических веществ затрудняет процесс реза;
• повышенная твердость металла требует раскроя на более высокой мощности и четкого соблюдения скоростного режима;
• чем толще будет металлозаготовка, тем сложнее сделать идеальный контур среза.

Но с помощью лазерного оборудования можно осуществлять высокоточную резку конструкционных сплавов, а компьютерные настройки параметров позволят рассчитывать на выход образцовых линий срезов. Раскрой высокоуглеродистых сталей осуществляется в основном путем газолазерной технологии с применением кислорода. Он способствует усилению тепловой реакции, за счет чего увеличивается скорость раскроя.

Также стоит понимать, что идеально выполненные срезы позволят потом произвести высококачественную сварку практически без шлифовки, что также положительно скажется на качестве готовых изделий.

Резка высококачественной стали

Самое важное свойство металла для лазерного раскроя — это теплопроводность. И чем она ниже, тем гораздо проще сконцентрировать тепловой поток на ограниченном участке.

Сталь имеет низкую теплопроводность, поэтому она легко плавится и быстро режется. Поэтому именно лазер широко используется для создания деталей любой конфигурации на основе высококачественной стали. К тому же лазерная резка стали позволяет экономно расходовать металл, ведь луч отличается малой площадью сечения и гарантирует минимальный процент отходов.

К тому же лазерная установка подходит для работы как с тонкими, так и с толстыми металлами без необходимости дополнительно обрабатывать кромки полученных изделий.

Резка алюминия

Алюминий — это сложный металл для раскроя, поскольку он отличается высоким уровнем теплопроводности и плохим поглощением лазерного излучения. Но достаточно использовать оборудование повышенной мощности, нежели при работе с иными материалами, и это позволит значительно упростить и ускорить производственный процесс.

Для работы с алюминием чаще всего используются газовые, твердотельные устройства. Работа проходит на небольших скоростях. Это позволяет свести к минимуму вероятность деформации заготовки.

Стоит понимать, что резка алюминия при помощи стандартных инструментов отличается повышенной сложностью, причем качество работы будет гораздо хуже, нежели при использовании лазерной установки. Поскольку именно лазер исключает контакт с заготовкой, защищает ее от деформации.

В основном лазерный раскрой алюминия используется в тех областях, где очень важна повышенная точность работы, например, в приборостроении, для создания корпусов для разного оборудования.

Резка меди, латуни, титана

Эти металлы способны прекрасно отражать инфракрасное излучение, что значительно затрудняет резку данных металлов. Но при правильном подборе лазера, оптики и технологии резки можно быстро расплавить даже такие материалы, обеспечить качественный и бесперебойный процесс резки. В то же время применение неподходящего лазерного оборудования приведет к повышенному приближению лазера к поверхности заготовки, что ухудшит выполнение работы и значительно повысит шансы преждевременного выхода из строя оптики.

Критическая стадия лазерной обработки меди или латуни — это именно начало процесса, так как происходит пик прожига.

Для продуктивной резки материалов необходимо соблюдать следующие параметры:

1. Не стоит осуществлять раскрой металла на высокой скорости. Это поможет избежать того, что резка ухудшится при достижении стадии плавления материала.
2. Обеспечить правильное фокусное положение. Важно выставить положение фокуса поближе к поверхности, что поможет улучшить качество резки.
3. Настройка мощности. Нужно использовать максимальный уровень мощности, который доступен для прожига меди и латуни. Это поможет сократить время, на протяжении которого материал будет находиться в наиболее отражающем состоянии.
4. Нужно использовать режущий газ, чтобы повысить продуктивность работы. При работе с медью в качестве режущего газа в основном используется кислород, а для латуни — азот.

Помимо этого, азот и кислород помогут исключить образование шлаков, наплывов и предупредить появление окалины.

Для нарезки деталей из латуни важно использовать определенный режим работы, например, тонкие листы режутся в импульсном режиме.

Чтобы обеспечить высококачественную лазерную резку титана, тоже необходимо соблюдать определенные требования:

1. Газовая среда не должна содержать в составе кислород, поскольку он поддерживает процесс горения, за счет чего могут появиться оксиды и заусенцы на кромках. Оптимальный вариант газовой среды для титана — это аргон, причем с ним уже можно дополнительно использовать и кислород, но должны быть четко соблюдены пропорции, которые подбираются индивидуальным образом в зависимости от толщины заготовки.
2. Для обработки титана используются станки повышенной мощности.

Если соблюдать все требования, можно рассчитывать на отменное качество обработки металлических заготовок.

Резка паронита

Паронит — это материал, который состоит из спрессованного асбеста, каучука и иных веществ. Именно из-за такого многокомпонентного состава достаточно сложно осуществлять качественную резку материала, поскольку при нагреве каучук горит, а асбест, наоборот, отличается повышенной стойкостью к влиянию высокой температуры. При этом дым от каучука, а также продукты сгорания накапливаются на линзе оптики и сразу же ухудшают качество реза. Поэтому при неграмотном подборе оборудования, технологии работы срок линзы может существенно уменьшиться.

Также стоит учитывать несколько важных факторов при выборе станка для лазерной резки паронита:

1. Станок должен обязательно иметь компресс. И чем толще будет заготовка, тем выше должна быть мощность у компрессора. Для листов толщиной меньше 1,5 мм подойдет компресс мощностью около 180 л/мин.
2. Для тонких листов рекомендуется использовать исключительно короткофокусные линзы, а для более толстого материала — со средним фокусным расстоянием.
3. Характеристики лазерной трубки подбираются по толщине листа.

И лазерную резку должны осуществлять исключительно специалисты, которые смогут справиться с технологическими сложностями и качественно выполнить работу точно в соответствии с требуемыми параметрами.

Особенности лазерной обработки металла

Конечно же, лазерная резка имеет свои особенности, к тому же на сегодня есть огромное разнообразие установок, каждая из которых предназначена для выполнения конкретной задачи.

Выбор лазерного оборудования во многом зависит от толщины, прочности обрабатываемого материала.

По этому принципу выделяют следующие варианты лазерных установок:

1. Твердотельные, которые относятся к маломощному оборудованию (до 6 кВт). И в этом случае при резке используется твердотельное тело, например, рубин или специализированное стекло. Луч лазера, создаваемый твердым телом, набирает мощность за счет многочисленных отражений, после чего выходит через полупрозрачное стекло.
2. Газовые, которые отличаются уже большей мощностью (от 6 до 20 кВт). В этом случае предусмотрено использование углекислого газа, причем как отдельно, так и вместе с азотом, гелием. Под действием электроэнергии газ нагревается, за счет чего обеспечивается монохромная и более узконаправленная струя. В этом случае тоже используется система зеркал.
3. Газодинамические. Это оборудование наибольшей мощности, которое обеспечивает высокую точность реза, быстрое выполнение работы. Активным веществом выступает оксид углерода, он разогревается до повышенных температур.

Конечно же, значительное воздействие на длительность процесса нагрева оказывает поглощающая способность металла, которая зависит от температурного режима поверхности, уровня теплопроводности, длины волны и т. д. Поэтому, прежде чем производить лазерную резку, необходимо учитывать все параметры металла, чтобы выбрать соответствующее оборудование, технологию, скорость резки.

Наиболее популярными на сегодня считаются станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Автоматизация существенно повышает качество и продуктивность лазерной резки металлов, позволяет установить, в какой именно последовательности будет осуществляться раскрой, с какой скоростью и уровнем мощности излучения, по какой траектории будет двигаться лазер и т. д.

При этом лазерное оборудование способно выполнять не только раскрой, но и гравировку, маркировку, объемную резку, производить массу высокоточных изделий.

Плюсы лазерной обработки металла

Среди основных достоинств лазерной резки металлов можно выделить:

1. Экономичность работы. Толщина реза с помощью лазера минимальная, что позволяет существенно сократить расходы материала. Помимо этого, не нужно проводить дополнительную механическую обработку в связи с отличным качеством среза, а также нет необходимости закупать дорогие пресс-формы и прочие расходные материалы.
2. Высокая скорость работы. Получить необходимый результат возможно буквально за несколько проходов лазером. К тому же не нужно осуществлять длительную подготовку оборудования, ведь достаточно загрузить программу и запустить станок в работу.
3. Отличная точность резки металла, погрешности исчисляются в долях миллиметра, поэтому можно рассчитывать на изготовление высокоточных деталей, причем абсолютно любой сложности без каких-либо погрешностей.
4. Широкие возможности. С помощью лазерного станка стало возможным обрабатывать тонкие металлы либо материалы, имеющие повышенную твердость, и при этом рассчитывать на отличный результат работы.
5. Полностью исключен механический контакт с металлом, что защищает его от деформации, при этом гарантированно минимальное термическое воздействие, что предупредит перегрев заготовки, позволяет работать с хрупкими материалами.
6. Сочетание высокой эффективности с производительностью, что позволяет осуществлять заказы любой сложности в минимальные сроки.
7. Безопасность проведения работ. По сравнению с механическими, химическими способами обработки металлов лазерная обработка не травматичная, поскольку отсутствует прямой контакт человека с заготовкой.

Если вы хотите заказать высококачественную лазерную резку листового металла, обращайтесь в производственное предприятие «ГБЦ». Мы используем в работе передовые станки TRUMPF, имеем огромный опыт. Наши специалисты выполнят заказ любой сложности на высоком профессиональном уровне.