Лазерная резка

Введение

Лазерная резка — технологический процесс разделения и резки материалов с помощью сфокусированного лазерного луча.

Применяется в металлообработке, машиностроении, приборостроении, производстве мебели, рекламе и электронике.

Принцип работы

Лазерный луч высокой плотности мощности нагревает материал в зоне фокусировки до плавления, испарения или термического разрушения.

Одновременно сопло подаёт газ‑ассистент (кислород, азот, аргон), который выдувает расплавленный/испарённый материал и участвует в химической реакции (при резке кислородом).

Типы лазеров и их особенности

• CO2‑лазеры (газовые)
• Длина волны ~10,6 μm.
• Хороши для неметаллов (дерево, текстиль, акрил) и тонколистовых металлов.
• Высокая мощность, качественный рез, требовательны к оптике и вентиляции.
• Волоконные (fiber) лазеры
• Длина волны ~1,06 μm.
• Эффективны для металлов, особенно нержавейки, стали, алюминия; выше КПД, ниже эксплуатационные расходы.
• Nd:YAG/Nd:YVO4 и дисковые лазеры
• Применяются для микрообработки и высокоточной резки; компактнее, дорогостоящие компоненты.

Режимы резки

• Плавление и выдув (fusion cutting) — для большинства металлов с инертным газом.
• Возгонка (vaporization cutting) — при очень высокой плотности энергии и тонких материалах.
• Дымовая/плазменная — специфические режимы для толстых или труднообрабатываемых материалов.

Газ‑ассистент и его роль

1. Кислород — реактивная резка металлов: улучшает скорость за счёт экзотермической реакции, но оставляет окисленную кромку.
2. Азот/аргон — инертная резка: чистая кромка без окислов, нужна для нержавеющей стали и алюминия.
3. Воздух — экономичный вариант, но может ухудшать качество и вызывать окисление.

Параметры и их влияние

• Мощность лазера — определяет максимальную толщину и скорость резки.
• Скорость резки — влияет на ширину пропила (kerf), термическую деформацию и качество кромки.
• Фокусное положение — смещение выше или ниже поверхности изменяет форму пропила и качество.
• Толщина материала и тип — ключевые факторы при выборе технологии и параметров.

Материалы и допустимые толщины (ориентиры)

• Углеродистая сталь — fiber/CO2: до ~20–30 мм (зависит от мощности и газа).
• Нержавеющая сталь — fiber: до ~15–25 мм при больших мощностях.
• Алюминий — труднее из‑за теплопроводности, fiber/CO2: до ~10–20 мм.
• Неметаллы (ДСП, фанера, акрил) — CO2: тонкие листы и плиты, до нескольких десятков мм в зависимости от материала и мощности.

Преимущества лазерной резки

• Высокая точность и повторяемость, малая ширина пропила.
• Минимальная механическая деформация за счёт бесконтактности.
• Возможность сложной контурной резки и микрорезки.
• Быстрая переналадка и программируемость (CNC).

Ограничения и риски

• Термическое воздействие может вызывать зону термического влияния (ЗТВ), искажения и задимлённость кромки.
• Отделка кромки может потребоваться для критичных применений.
• Потенциально опасно из‑за лазерного излучения и запахов при резке органики — требует вытяжки и фильтрации.
• Толщина ограничена мощностью и типом лазера; для очень толстых материалов другие методы предпочтительнее.

Безопасность

• Обязательная защита глаз и кожи от прямого или рассеянного луча.
• Ограждения, блокировки и системы отключения при открытии дверей.
• Вентиляция и фильтрация от продуктов сгорания и вредных паров.
• Контроль за газовыми системами (баллоны, редукторы) и соблюдение правил пожарной безопасности.

Экономика и эксплуатация

1. Основные статьи затрат: капитальные вложения в станок, оптика, система подачи газа, обслуживание, электроэнергия и затраты на рабочую силу.
2. Волоконные лазеры выигрывают в дешевизне эксплуатации и энергоэффективности по сравнению с CO2, особенно при металлообработке.
3. Важно оптимизировать раскрой и программирование для снижения отходов и времени цикла.

Тренды и инновации

• Рост применения волоконных и дисковых лазеров для металлов.
• Интеграция с автоматизированными системами загрузки/выгрузки и робототехникой.
• Комбинация лазера с другими технологиями (лазер+гибка, лазер+сварка) для гибких производств.
• Развитие систем контроля качества в реальном времени и искусственного интеллекта для оптимизации параметров.

Заключение

Лазерная резка — универсальная высокоточная технология, особенно эффективная в серийном и специализированном производстве деталей из металла и неметаллов.

Выбор типа лазера, газа и параметров зависит от материала, требуемой толщины и качества кромки.

При правильной организации производства лазерная резка обеспечивает высокую производительность и экономическую эффективность.

_________________________________________________________________________
ПО "Трубное решение"
Заказать металлопрокат можете тут - https://taplink.cc/truboproduct.ru

#металлопрокат