Лазерная резка – технология обработки металла, дерева, керамики и прочих материалов. Она задействуется на производственных объектах и позволяет из заготовок/сырья получать готовые детали требуемых размеров. Данная обработка является автоматизированной и осуществляется с помощью специального оборудования с числовым программным управлением. За счет ЧПУ гарантируется высокая точность обработки заготовок с учетом необходимых характеристик. Благодаря исключению человеческого фактора удается минимизировать риск возникновения ошибки и получения бракованной продукции.
Преимущества лазерной резки:
- универсальность применения (подходит для обработки разных материалов);
- возможность получения деталей со сложной геометрической формой;
- можно обрабатывать разные заготовки любой толщины;
- экономичность расхода материала (локальное воздействие луча не повреждает ближайшие зоны);
- узкий и ровный рез, не требующий дополнительной обработки;
- отсутствие мусора, окалин и вредных для здоровья испарений;
- безопасность процесса;
- сохранность первоначальной структуры материала;
- высокая производительность и точность.
Принцип лазерной резки
Сконцентрированный мощный лазерный луч сильно нагревает поверхность, что приводит к плавлению материала. Затем происходит кипение и сгорание. Процесс резки с использованием лазера:
Плавление
Метод обработки, применяющийся на металле, стекле и керамике. С помощью сконцентрированного лазерного луча происходит сильный нагрев определенной зоны до температуры плавления материала. Данный вид обработки поверхности воздействует только на срез, не деформируя кромки. Разжиженный металл из зоны устраняется с помощью сжатого газа, подающегося под давлением. Он предотвращает повреждение соседних областей за счет их охлаждения.
Горение
Данная обработка используется для черных металлов. Совместно с лазерным лучом на заготовку воздействует поток кислорода. С его помощью повышается объем тепловой энергии и увеличивается производительность.
Испарение
Задействуется для заготовок с тонкими стенками и листов небольшой толщины. Подача лазерного луча осуществляется импульсно с высокой мощностью. За счет этого участок быстро нагревается. Материал закипает и мгновенно испаряется. Пары, отходы и сконденсированные компоненты устраняются струей воздуха. Процесс испарения подразумевает нагревание материала с высокой интенсивностью. Данный метод является достаточно энергозатратным, поэтому он используется в тех случаях, когда использовать другие технологии обработки малоэффективно.
Термораскаливание
Используется для материалов отличающихся хрупкой структурой. Благодаря термоупругому напряжению происходит перепад температуры в области резки. В результате зона воздействия растрескивается. Трещины контролируются за счет корректировки характеристик лазерного луча. Данный метод обработки заготовки отличается невысоким расходом энергии.
Лазерная резка осуществляется с помощью специальных установок, включающих в себя три компонента. Активная среда является источником формирования сконцентрированного лазерного луча. Система накачки создает условия для получения излучения. Оптический резонатор (набор зеркал), который способствует усилению лазера и улучшает его фокусировку на конкретной зоне обработки.
Виды лазерной резки
Разновидности лазерной резки отличаются характеристиками используемого газа, показателями давления, а также мощностью излучения. Различают следующие виды обработки:
- Лазерно-кислородная. Рабочая среда формируется с помощью кислорода. Когда он контактирует с металлом, наблюдается экзотермическая реакция с последующим окислением. Образовываются окислы, которые устраняются из области реза кислородом под давлением.
- Кислородная, поддерживающая лазерное излучение. Данный вид обработки задействуется для резки толстолистовой стали. Нагрев поверхности происходит до температуры 1000 °C. На нагретую зону подается под давлением сверхзвуковая кислородная струя. Кромки не имеют шероховатостей, получаются ровными и не нуждаются в дальнейшей обработке.
- Сублимационная. Подается импульсный лазерный луч (наносекундное воздействие на обрабатываемую поверхность). Импульсы короткие, но очень интенсивные. Термическое воздействие минимальное. Коэффициент полезного действия низкий.
- С газами инертного типа. Разновидность лазерной резки, которая идеально подходит для металлов, которые склонны к процессу окисления за счет взаимодействия с кислородом. К таким материалам относят: титан, алюминий и нержавеющую сталь. Газовая среда формируется с помощью азота и аргона.
Лазерная резка толстого металла
При лазерной резке металла происходит нагрев поверхности до высокой температуры с помощью сфокусированного лазерного луча. Материал плавится и выполняется резка по заданной траектории. Обработка металла с помощью лазера выполняется толщиной до 30 мм. Данный метод обработки позволяет воздействовать на металлические заготовки разной конфигурации. По завершению резки края получаются ровными и гладкими, что позволяет сэкономить время на их обработке.
Виды стали для резки
Углеродистая и нержавеющая сталь являются одними самых востребованных материалов, отличающимися высокими эксплуатационными характеристиками. Они применяются в производственных циклах для получения различных изделий/конструкций. Среди имеющихся технологий обработки металла резка нержавейки с помощью лазерного луча считается самой инновационной. Она характеризуется высоким качеством и эффективностью. Лазерная резка металла является современной технологией, которая стремительно вытесняет устаревшие методы металлообработки. Резка алюминия и меди
Алюминий отличается небольшим весом и прочностью. Данный металл активно задействуется в аэрокосмической промышленности и при изготовлении автомобилей.
Медь характеризуется хорошей теплопроводностью и электропроводностью, что делает ее идеальным металлом для получения электронных компонентов.
Особенности технологии лазерной резки алюминия и меди связаны с характеристиками данных металлов. Благодаря теплопроводности и способности поглощать лазерный луч за счет теплофизических/оптических свойств усложняется резка. В таком случае для обработки таких материалов потребуется обеспечить оптимальное соотношение скорости, мощности и площади воздействия.
Макеты для лазерной резки
Для лазерной резки требуется векторный макет. Вектор представляет собой линию, по которой перемещается лазерный луч. Макет является электронным файлом (векторное изображение). Для его получения задействуются специальное программное обеспечение. Файл включает в себя форму, размер, контур, элементы, которые нужно вырезать.
С помощью макетов для лазерной резки удастся получить изделия разных геометрических форм любой сложности. Также за счет электронных файлов можно создавать контуры сложных форм и осуществлять резку с высокой точностью.
Преимущества использования макетов:
- Высокое качество обработки материала.
- Экономия ресурсов.
- Снижение временных затрат.
- Возможность выполнять заказы любой сложности.
- Повторяемость и предельная точность.
- Можно задействовать разные материалы.
Используя лазерную резку можно получать сложные детали с учетом требований указанных в чертежах. Благодаря современному оборудованию с ЧПУ обработка заготовки выполняется быстро, качественно и с минимальным количеством отходов. Места среза получаются ровными и лишены шероховатостей, поэтому не потребуется производить дополнительную обработку. За счет максимальной автоматизации процесса удается исключить любые неточности и брак. Материал сохраняет изначальную структуру. Погрешность резки не превышает 0.1 мм.
