Ремонт
Плитка для фасада постройки 8-11-2012, 10:05

Плитка для фасада постройки

Владельцы недвижимости за городом часто задаются вопросом защиты и украшения различных строений от внешних негативных факторов. Сп...

Это лазерная резка


Лазерная резка: принципы работы, виды и особенности

Лазерную резку используют для раскроя листовых материалов, чаще всего – металлов. Одно из ее главных отличий – возможность изготовления деталей со сложным контуром.

Принципы работы лазерной резки

Использование этого метода основано на тепловом воздействии лазерного излучения на материалы. При этом разрезаемый металл нагревается сначала до температуры плавления, а потом до температуры кипения, при которой он начинает испаряться. Лазерная резка испарением требует высоких энергозатрат, поэтому ее используют для работы с тонкими металлами.

Относительно толстые листы разрезают при температуре плавления. Чтобы облегчить этот процесс, в зону резки подается газ: азот, гелий, аргон, кислород или воздух. Его задача – удалять из зоны резки расплавленный металл и продукты его сгорания, поддерживать горение металла и охлаждать прилегающие зоны. Наиболее эффективен для этого кислород. Он заметно увеличивает скорость и глубину резки.

Подробнее о процессе лазерной резки можно узнать из видео ниже:

Параметры резки разных металлов

Скорость резки зависит не только от мощности лазера и толщины металла, но и от его теплопроводности. Чем она выше, тем интенсивнее отводится тепло из зоны резки и тем более энергозатратным будет весь процесс. Так, если лазером мощностью 600 Вт можно легко разреза́ть черные металлы или титан, то алюминий или медь, обладающие высокой теплопроводностью, обрабатывать значительно сложнее. Средние параметры для работы с разными металлами выглядят следующим образом:

Малоуглеродистая сталь Инструментальная сталь Нержавеющая

сталь

Титан
Толщина, мм 1,0 1,2 2,2 3,0 1,0 1,3 2,5 3,2 0,6 1,0
Мощность лазера, Вт 100 400 850 400 100 400 400 400 250 600
Скорость резания, м/мин 1,6 4,6 1,8 1,7 0,94 4,6 1,27 1,15 0,2 1,5

Виды лазерной резки

Лазерные установки состоят из трех основных частей:

  1. Рабочей (активной) среды. Она является источником лазерного излучения.
  2. Источника энергии (системы накачки). Он создает условия, при которых начинается электромагнитное излучение.
  3. Оптического резонатора. Система зеркал, усиливающих лазерное излучение.

По типу рабочей среды лазеры для резки делят на три вида:

  1. Твердотельные. Их основным узлом является осветительная камера. В ней находятся источник энергии и твердое рабочее тело. Источником энергии служит мощная газоразрядная лампа-вспышка. В качестве рабочего тела используют стержень из неодимового стекла, рубина или алюмо-иттриевого граната, легированного неодимом или иттербием. По торцам стержня устанавливают два зеркала: отражающее и полупрозрачное. Лазерный луч, излучаемый рабочим телом, многократно отражается внутри него, усиливается в ходе отражений и выходит через полупрозрачное зеркало.

К твердотельному виду относятся и волоконные лазеры. В них излучение усиливается в стекловолокне, а источником энергии служит полупроводниковый лазер.

Так устроен твердотельный лазер

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.

zmkmsk.ru

Технология лазерной резки металла – оборудование, особенности, видео

Лазерная резка, или LBC (Laser Beam Cutting), как она обозначается во всем мире, – это процесс, при котором материал в зоне реза нагревается, а затем разрушается при помощи лазера.

Промышленная резка металла с помощью лазера

Сущность лазерной резки металла

Лазерная резка металла, как понятно из ее названия, выполняется при помощи луча лазера, получаемого при помощи специальной установки. Свойства такого луча позволяют фокусировать его на поверхности небольшой площади, создавая при этом энергию, характеризующуюся высокой плотностью. Это приводит к тому, что любой материал начинает активно разрушаться (плавиться, сгорать, испаряться и т.д.).

Станок лазерной резки металла, к примеру, позволяет концентрировать на поверхности обрабатываемого изделия энергию, плотность которой составляет 108 Ватт на один квадратный сантиметр. Для того чтобы понять, как удается добиться такого эффекта, необходимо разобраться, какими свойствами обладает лазерный луч:

  • Лазерный луч, в отличие от световых волн, характеризуется постоянством длины и частоты волны (монохроматичность), что и позволяет легко фокусировать его на любой поверхности при помощи обычных оптических линз.
  • Исключительно высокая направленность лазерного луча и небольшой угол его расходимости. Благодаря такому свойству на оборудовании для лазерной резки можно получить луч, отличающийся высокой фокусировкой.
  • Лазерный луч обладает еще одним очень важным свойством – когерентностью. Это значит, что множество волновых процессов, протекающих в таком луче, полностью согласованы и находятся в резонансе друг с другом, что в разы увеличивает суммарную мощность излучения.

Процессы, происходящие при резке металла с использованием лазера, хорошо заметны на приведенных в статье видео. При воздействии луча на поверхность металла происходит быстрое нагревание и последующее расплавление подвергаемой обработке площади.

Быстрому распространению зоны плавления вглубь обрабатываемого изделия способствуют несколько факторов, в том числе и теплопроводность самого материала. Дальнейшее воздействие лазерного луча на поверхность изделия приводит к тому, что температура в зоне контакта доходит до точки кипения и обрабатываемый материал начинает испаряться.

Процесс лазерной резки в схематичной форме

Лазерную резку металла может выполняться двумя способами:

  • плавлением металла;
  • испарением обрабатываемого металла.

Для того чтобы выполнить резку металла методом испарения, требуется большая мощность оборудования и, как следствие, значительные энергозатраты, что не всегда целесообразно с экономической точки зрения. Ограничивают использование такого метода и строгие требования к толщине обрабатываемых изделий. Именно поэтому данный метод используют только для резки тонкостенных деталей.

Значительно большее распространение получила лазерная резка металла методом плавления. В последнее время лазерную резку методом плавления все чаще проводят с использованием газов (кислород, азот, воздух, инертные газы), которые с помощью специальных установок вдувают в зону реза (видео этого процесса можно легко найти в Сети).

Такая технология позволяет снизить энергозатраты, повысить скорость работы, использовать оборудование небольшой мощности для резки металла большой толщины. Конечно, это нельзя считать лазерной резкой в чистом виде, правильнее будет называть его газолазерной технологией.

Лазерная резка стали 10мм

Использование кислорода в качестве вспомогательного газа при выполнении лазерной резки позволяет одновременно решить такие важные задачи, как:

  • активизация процесса окисления металла (это позволяет снизить его отражающую способность);
  • повышение тепловой мощности в зоне реза (поскольку металл в среде кислорода горит более активно);
  • выдувание из зоны реза мелких частиц металла и продуктов сгорания кислородом, подаваемым под определенным давлением (это облегчает приток газа в зону обработки).

Преимущества и недостатки лазерной резки

Лазерная резка металлических изделий имеет целый ряд весомых преимуществ по сравнению с другими способами резки. Из многочисленных достоинств данной технологии стоит обязательно отметить следующие.

  • Диапазон толщины изделий, которые можно успешно подвергать резке, достаточно широк: сталь – от 0,2 до 20 мм, медь и латунь – от 0,2 до 15 мм, сплавы на основе алюминия – от 0,2 до 20 мм, нержавеющая сталь – до 50 мм.
  • При использовании лазерных аппаратов исключается необходимость механического контакта с обрабатываемой деталью. Это позволяет обрабатывать таким методом резки легко деформирующиеся и хрупкие детали, не переживая за то, что они будут повреждены.
  • Получить при помощи лазерной резки изделие требуемой конфигурации просто, для этого достаточно загрузить в блок управления лазерного аппарата чертеж, выполненный в специальной программе. Все остальное с минимальной степенью погрешности (точность до 0,1 мм) выполнит оборудование, оснащенное компьютерной системой управления.
  • Аппараты для выполнения лазерной резки способны с большой скоростью обрабатывать тонкие листы из стали, а также изделия из твердых сплавов.
  • Лазерная резка металла способна полностью заменить дорогостоящие технологические операции литья и штамповки, что целесообразно в тех случаях, когда необходимо изготовить небольшие партии продукции.
  • Можно значительно снизить себестоимость продукции, что обеспечивается за счет более высокой скорости и производительности процесса резки, снижения объема отходов, отсутствия необходимости в дальнейшей механической обработке.

Резка фанеры лазером

Наряду с высокой мощностью устройства для лазерной резки обладают исключительной универсальностью, что дает возможность решать с их помощью задачи любой степени сложности. В то же время для лазерной резки металла характерны и некоторые недостатки.

  • Из-за высокой мощности и значительного энергопотребления оборудования для лазерной резки себестоимость изделий, изготовленных с его применением, выше, чем при их производстве методом штамповки. Однако это можно отнести лишь к тем ситуациям, когда в себестоимость штампованной детали не включена стоимость изготовления технологической оснастки.
  • Существуют определенные ограничения по толщине детали, подвергаемой резке.

Виды оборудования для лазерной резки

Оборудование для лазерной резки металла делится на три основных типа.

Газовые установки для лазерной резки

Газы в таких установках, использующиеся в качестве рабочего тела, могут прокачиваться по продольной или поперечной схеме. Принцип работы таких лазеров заключается в возбуждении атомов газа под действием электрического разряда, вследствие чего частицы начинают излучать монохроматический свет. Большое распространение в современной промышленности нашли щелевидные установки, работающие на углекислом газе. Они достаточно компактные, при этом мощные и отличаются простотой в эксплуатации (в Интернете достаточно много видео, на которых показана работа таких установок).

Принцип действия газового лазера

Установки твердотельного типа

Конструкция такого оборудования состоит из двух основных элементов: лампы накачки и рабочего тела, в качестве которого чаще всего используется стержень из искусственного рубина. В состав последнего также включен неодим иттриевого граната. Лампа накачки в таких аппаратах необходима для того, чтобы передать на рабочее тело требуемое излучение. Чаще всего такие установки для лазерной резки работают в импульсном режиме, но есть и модели, функционирующие непрерывно.

Принцип действия рубинового лазера

Газодинамическое оборудование

В газодинамических установках рабочий газ предварительно нагревается до 2–3 тысяч градусов, затем на высокой скорости (выше скорости звука) пропускается через специальное сопло, а после этого охлаждается. Такое оборудование является очень дорогостоящим, как и сам процесс формирования лазерного луча, поэтому его использование очень ограничено.

Если посмотреть видео работы лазерной установки, то очень сложно определить, к какой группе она относится. Для этого необходимо получить представление об устройстве такого оборудования.

Любое оборудование для выполнения лазерной резки, к какой бы группе оно ни принадлежало, содержит следующие элементы:

  • систему, отвечающую за передачу и образование газа и излучения (в состав такой системы входят сопло, устройство для подачи газа, юстировочный лазер, поворотные зеркала, оптические элементы и др.);
  • излучатель, оснащенный зеркалами резонатора, содержащий активную среду, устройства для накачки и обеспечения модуляции, если она необходима;
  • систему управления всеми параметрами работы оборудования и осуществления контроля за их соблюдением;
  • узел, обеспечивающий перемещение обрабатываемого изделия и лазерного луча.

met-all.org

Лазерная резка металла

Лазерная резка металла представляет собой технологию, применяемую для нарезания металлических листов, а также других изделий, что достигается благодаря использованию луча лазера. Неоспоримыми ее преимуществами являются: абсолютно ровные места срезов и возможность вырезания самых замысловатых фигур, что делает возможным использование лазерной резки металла при создании высокоточных деталей и различных, даже самых сложных, конструкций. Данное научное решение сейчас активно применяют строительные компании, производители мебели и рекламной продукции, а также оно используется для производства табличек и элементов декора.

Что представляет собой лазерная резка металла

Корпуса для электроники, купить которые можно сегодня для различных приборов, давно завоевали популярность. Практически любая фирма, занимающаяся монтажом аппаратуры, сталкивается с необходимостью использовать металлические или пластиковые корпуса для электроники.

При лазерной резке металла используется луч лазера, для образования которого требуется специальное оборудование. Этот луч обладает уникальной способностью фокусироваться на маленькой площади любого материала, при этом от него исходит энергия с высокой плотностью, которая разрушает (плавит, сжигает, выпаривает) все, что соприкасается с лазером.

Станки, используемые для лазерной резки металла, способны создавать на поверхности разрезаемого материала плотность энергии 108 Ватт на один квадратный сантиметр. Такой высокий показатель достигается благодаря особым свойствам лазерного луча:

Дорогие читатели!

Если у Вас возникли вопросы по поводу разработки и производства:

➜   корпусов для РЭА;

➜  корпусов для светодиодных табло и мониторов;

➜ экранирующих конструктивов для электронных устройств.

Позвоните по телефону: +7(495)642-51-25или оставьте заявку. Мы ответим на все Ваши вопросы!

Это абсолютно бесплатно!

  • при постоянных размерах длины и частоты волны (то есть монохроматичности) его можно фокусировать на любых поверхностях с помощью обычных оптических линз;
  • высокая точность направленности и при этом очень маленький угол его расходимости позволяет осуществлять высокую фокусировку луча при лазерной резке металла;
  • когерентность, которая представляет собой множество волновых процессов, протекающих в луче, все они полностью согласованы и находятся в резонансе друг с другом, благодаря чему значительно возрастает суммарная плотность излучения.

Развеиваем мифы про лазерную резку металла

Миф 1. Лазерная резка металла – новая технология

Промышленность впервые узнала о лазерной резке металла в 1960 году, а в начале 1980-х годов ее начали активно применять на разных предприятиях. На сегодняшний день лазерная резка применяется для огромного количества нужд в разных сферах производства.

Миф 2. Лазерная резка металла сложна в использовании

Это, однозначно, миф, потому что механическая резка на самом деле сложнее. При лазерной резке металла, переходя от одного заказа к другому, нет необходимости вырезать новый образец и менять оснастку, потому что можно просто загрузить контур из файла CAD. На самом деле, сложность заключается лишь в приобретении станков для лазерной резки, так как они требуют больших финансовых затрат и квалифицированного обслуживания, но, несмотря на замысловатость самого оборудования, лазерная резка металла – это очень простой процесс, не сложнее, чем печать на принтере.

Миф 3. Лазеры сжигают материал в месте прореза

Здесь следует уточнить, что имеется в виду под этой формулировкой. На самом деле, если подвергать лазерной резке дерево, то его края будут обугливаться, но это не касается остальных материалов. Такое обугливание – это не горение, то есть нельзя сказать, что образовавшиеся края были сожжены, они ровные и имеют заданные размеры. Лазерная резка используется для разных, даже мягких материалов, например, пластика, при этом зона контакта луча и поверхности, на которую он направлен, очень маленькая, поэтому горения не происходит в принципе. Расплав удаляется вспомогательным газом (кислородом или азотом), который одновременно снижает температуру материала в месте разреза. В процессе лазерной резки пластмассы или композиционных материалов края уплотняются, если говорить о металле, то в нем появляются зоны закалки, вызывающие некоторые затруднения при дальнейшей его обработке.

Миф 4. Лазеры могут прорезать любую толщину

Лазерная резка применяется не только для металла, но и для большого количества других материалов, однако такое разнообразие не касается толщины, ее размер имеет предел. Прежде чем осуществлять резку, нужно рассмотреть все возможные технологии, подходящие для данного материала, причем не следует заранее отказываться от использования лазера, эта технология не настолько дорога, как может показаться.

Преимущества и недостатки лазерной резки металла

Лазерная резка металла – наиболее качественный и современный способ раскроя данного материала, причем разрез выбирается по необходимым критериям. Эта технология может применяться для резки металлов с любой теплопроводностью.

Луч сосредотачивает настолько большое количество энергии, что в месте разреза металл плавится, причем луч не выходит за пределы заданной линии соприкосновения, значит, не наносит никакого вреда и не подвергает деформации изготавливаемое изделие.

Преимущества лазерной резки металла:

  • на заготовку не оказывается механического воздействия, поэтому для лазерной резки можно использовать не только металл, но и хрупкие материалы;
  • лазерной резке подвергаются твердые сплавы;
  • для лазерной резки металла характерны высокая точность и образование идеально ровных краев кромки, без образования заусениц, наплывов и прочих дефектов;
  • после лазерной резки металла не нужно далее обрабатывать разрез;
  • использование лазерной резки позволяет изготавливать даже сложные детали;
  • управление лазерным оборудованием не требует специальных знаний, нужно сначала подготовить рисунок будущего изделия в чертежной программе и перенести его в компьютер установки для резки;
  • лазерная резка металла обладает высокой производительностью – в 10 раз быстрее, чем у газовой горелки;
  • высокая скорость обработки тонколистового металла;
  • использование лазерной резки позволяет максимально компактно разместить детали на листе металла, что обеспечивает экономичный расход материала;
  • лазерная резка металла позволяет осуществлять выгодное производство малых партий деталей, для которых делать формы для прессования или литья экономически нецелесообразно.

Недостатки применения лазерной резки металла:

  • дорогое оборудование;
  • ее использование значительно менее эффективно при резке материалов с высокими отражающими свойствами, таких как алюминий или нержавеющая сталь;
  • толщина металла, подвергающегося лазерной резке, не может превышать 20 мм.

В каком режиме может осуществляться лазерная резка металла

Существует три режима проведения лазерной резки:

  1. Лазерная резка металла испарением. В случае применения этого режима интенсивность излучения должна быть очень высокой, чтобы потеря тепла от теплопроводности была минимальной. Для осуществления резки испарением используются твердотельные лазеры в пульсирующем режиме. Этот режим применяется редко. При резке плавлением материал в области шва расплавляется и удаляется с помощью технологического газа (N, Ar и др.);
  2. Лазерная резка плавлением. Материал, подвергающийся такому способу резки, не горит, расплав из зоны реза уносится газовой струей. Таким методом режут медь, алюминий и их сплавы, что достижимо за счет образования тугоплавких окислов при взаимодействии с кислородом. Только лазерный луч с большой мощностью может разрезать эти металлы;
  3. Лазерная резка сгоранием и интенсивное окисление. Благодаря последнему поглощается лазерное излучение и повышается локальность реза, а также равномерно убираются отходы от резки.

В последнем способе может быть два режима лазерной резки металла – управляемый и автогенный (неуправляемый):

  • Управляемый режим лазерной резки применяется в том случае, когда процесс горения, без внешнего воздействия на него со стороны, не способен охватывать всю зону соприкосновения кислорода с поверхностью разрезаемой заготовки и сосредотачивается в зоне реза. Таким образом, ширина реза зависит от диаметра сфокусированного пятна лазерного излучения, а кромки реза при этом получаются ровными.;
  • Автогенный режим лазерной резки происходит тогда, когда металл горит благодаря теплу реакции по всей зоне воздействия кислорода на поверхности, в результате образуется рваный и бесформенный рез.

Автогенный режим достаточно просто сделать управляемым – нужно увеличить скорость перемещения детали относительно луча или наоборот.

Для чего подходит лазерная резка металла

Лазерная резка применяется при раскрое следующих видов металла: нержавеющей стали, титана, меди, алюминия, бронзы, латуни. Алюминий, титан и нержавеющая сталь обладают хорошей способностью отражать свет, это отрицательно сказывается на скорости их резки лазером. Лучшие результаты достигаются при толщине листа до 6 мм, в случае использования азотного лазера.

Если говорить о сплавах металлов, то у них снижается качество реза в зависимости от толщины предмета резки: чем толще деталь, тем хуже качество. В связи с описанной выше особенностью, приведем максимальные значения толщины металла для лазерной резки:

  • ­ для черной стали до 20 мм;
  • ­ для нержавеющей стали до 15 мм;
  • ­ для алюминия до 10 мм;
  • ­ для медных сплавов до 5 мм.

Обработку низкоплавкой стали лучше осуществлять кислородным лазером, это объясняется тем, что у него более высокая мощность, которая позволяет резать листы металла толщиной до 20 мм.

Волоконные лазеры применяют для резки:

  • ­оцинкованных пластин;
  • ­нержавеющей стали;
  • ­углеродистой стали;
  • ­редкоземельных металлов;
  • ­марганцевой стали.

Какие особенности имеет лазерная резка металла разных видов

Для резки алюминия нужно использовать высокомощное лазерное излучение, это объясняется такими свойствами данного металла, как высокая теплопроводность и способность поглощения лазерного луча.

Для осуществления лазерной резки металла, в том числе и алюминия, необходимо наличие специальной программы, с помощью которой можно задавать параметры резки деталей, и, конечно, при этом не обойтись без оборудования, его можно использовать как в промышленном производстве, так и частными лицами.

Для того чтобы определить нужную мощность установки для резки алюминия, необходимо знать, какие детали подлежат обработке, а также важно учесть их размеры. Предпочтительнее использовать небольшие скорости резки металла, потому что они позволят избежать появления деформаций и обеспечат образование аккуратной поверхности, без заусениц.

Высокое качество лазерной резки алюминия достигается благодаря отсутствию контакта между режущей головкой инструмента с обрабатываемым изделием: луч находится сверху и просто прожигает деталь в тех местах, на которые он направлен. В лазерном станке предусмотрено наличие продувной зоны, что делает возможным получать идеально ровные очертания обрабатываемых изделий.

Лазерная резка алюминия с ЧПУ позволяет сфокусировать направленность луча, что делает возможным изготовление даже сложных конструкций из этого металла при условии внимательно выставленных значений, взятых из чертежей.

Лазерная резка алюминия с ЧПУ выполняется по чертежам и характеризуется высокой точностью, что достигается благодаря отсутствию человеческого фактора. Все необходимые значения вносятся в программу из чертежей, дальнейшая работа оборудования осуществляется автоматически и не требует вмешательства обслуживающего персонала.

Хочется отметить, что такая резка допускает лишь одну возможность появления ошибки – неточность замера, что повлечет за собой неверное составление чертежа. Само оборудование работает очень точно.

Лазерная резка металла с ЧПУ не предусматривает подготовки специальных форм, что позволяет ощутить экономию при использовании данного способа обработки алюминия по сравнению с другими.

С помощью лазерной резки можно изготавливать детали из металла самостоятельно, не прибегая к услугам крупных предприятий, этот способ обработки ориентирован на обслуживание заказов, состоящих из небольших партий изделий.

Именно лазерная резка обуславливает удобство работы с металлом, ведь при его обработке не требуется механического прикрепления алюминия к оборудованию. Это увеличивает точность выполняемой работы, потому что исключается статическое воздействие от оборудования на материал.

Данный вид резки металла настолько автоматизирован, что раскрой материала также выполняется без помощи человека, поэтому даже если выполнять эту работу не на своем оборудовании, цена такой услуги будет оставаться очень доступной.

  • Лазерная резка нержавейки

Использование лазерной резки для нержавейки – сложный процесс, так как этот металл обладает высокой устойчивостью к внешним воздействиям и разрушению. Вышеописанные свойства данного материала обусловливают применение для его обработки именно лазерной резки, как наиболее эффективного способа.

  • ­лазерная обработка данного вида металла осуществляется бесконтактным способом, следовательно, поверхность обрабатываемого материала, кроме самого места резки, защищена от деформации;
  • ­ использование лазерной резки делает возможным изготовление даже сложных деталей благодаря наличию специального компьютерного оборудования;
  • ­высокая точность работы с максимальным расхождением 0,08 мм;
  • ­лазерная резка нержавейки сводит к минимуму образование деформированной кромки, обслоев и заусенец на поверхности материала;
  • ­лазерная резка металла с ЧПУ занимает относительно мало времени, что снижает цену на нее в сравнении с другими способами обработки;
  • ­мощный луч лазера, используемый при лазерной резке нержавейки, способен обрабатывать материал любой толщины;
  • ­отсутствует влияние лазерной резки на физические свойства металла, в том числе, она не способствует уменьшению срока дальнейшей эксплуатации нержавейки.

Использование лазерной резки нержавейки требует защиты поверхности металла от окислительных процессов, которым она подвергается во время работы. Для этой цели можно использовать азотную кислоту, защищающую металл от возгорания.

При подаче газа в рабочую зону нужно соблюдать давление 20 атмосфер. Если лазерной резке подвергаются большие листы металла, то лазер уходит вглубь материала, что приводит к увеличению размера сечения, количество подаваемого азота при этом должно возрасти.

При лазерной резке меди также необходимо учитывать некоторые особенности данного металла, в частности, его высокую теплопроводность. Это требует соблюдения небольшой скорости резки, а также важно, чтобы лазерный луч был максимальной мощности, в противном случае результат выполненной работы не будет качественным: раскройка получится неровной и высока вероятность деформации кромки и близлежащей поверхности металла.

Очень сложно применять лазерную резку для меди большой толщины, так как в этом случае нужно обрабатывать металл, используя очень высокую мощность, что приводит к увеличению стоимости выполняемой работы. Кроме того, следует учитывать, что резка большой толщины меди не может иметь замысловатых форм, можно осуществить лишь обычный раскрой.

Лазерную резку меди желательно выполнять с применением твердотельных лучей, иначе можно получить на выходе деформированные детали. В процессе обработки толстых листов на месте среза должна создаваться плазма, которая сначала нагревает, а потом плавит металл при достижении определенной температуры.

Лазерная резка часто используется и для обработки латуни, причем как для больших партий однотипных изделий, так и для маленьких, в которых будет активно использован ручной труд. Обработка стали и латуни при помощи лазерной резки – довольно простой процесс, параметры для которого несложно задать самостоятельно, в результате чего металл приобретет желаемую форму.

Для кого будет наиболее выгодна лазерная резка металла

Лазерная резка металла происходит путем прожигания насквозь обрабатываемого листа материала. В процессе резки металл не имеет соприкосновения с режущей головкой оборудования, что позволяет применять данную технологию для работы с разными, даже хрупкими материалами, кроме того, она справляется с твердосплавными материалами, осуществляет скоростной раскрой тонколистовой стали.

Наиболее целесообразно применение лазерной резки металла при производстве небольших партий продукции, это связано с отсутствием расходов на создание специальных форм для обработки материалов. Данная технология позволяет работать со сталью любого состояния и качества, с алюминием и его сплавами, медью, латунью.

Значительным плюсом лазерной резки металла является простота работы как с плоскими и объемными деталями, так и со сложными контурами. Еще одна положительная сторона данной технологии – низкая зависимость себестоимости изготавливаемых сложных деталей от размера партии, что позволяет использовать ее в частном строительстве и домашнем хозяйстве с минимальной тратой времени на обработку.

Какое оборудование используется для лазерной резки металла

Выделяют три основных типа оборудования, предназначенного для лазерной резки металла.

Газовые установки для лазерной резки. Газы в данном случае выступают в роли рабочего тела, они могут быть направлены вдоль и поперек, в зависимости от используемой схемы. Суть такого метода заключается в возбуждении атомов газа под действием электрического разряда, что приводит к излучению от частицы монохроматического света. Чаще всего используются в современной промышленности щелевидные установки, которые работают на углекислом газе. Они отличаются небольшими размерами, мощностью и простотой в эксплуатации (в интернете вы найдете много видеороликов, на которых показана работа таких установок).

Установки твердотельного типа. Данное оборудование включает в себя лампы накачки и рабочее тело, которое представляет собой стержень из искусственного рубина с иттриевым гранатом, легированным неодимом. Лампа выделяет на рабочее тело необходимое излучение. Работа этих установок происходит на некоторых моделях непрерывно, но значительно чаще в импульсном режиме.

Газодинамическое оборудование, в котором рабочий газ сначала нагревается до температуры 2000-3000 °С, затем со скоростью, превышающей скорость звука, проходит сквозь специальное сопло, а после этого охлаждается. Такие установки и сам процесс формирования лазерного луча стоят очень дорого, поэтому использование данного режима лазерной резки металла очень ограничено.

Лазерное оборудование, предназначенное для резки металла, состоит из:

  • специального излучателя, представленного твердотельным или газовым лазером и характеризующегося соответствующими энергетическими и оптическими параметрами;
  • системы транспортировки и формирования луча и газа, благодаря которой луч от источника излучения движется к обрабатываемой детали. Кроме того, эта система отвечает за изменение характеристик рабочего газа;
  • устройства перемещения (координации) металла и контактирующего с ним лазерного луча. Включает в себя исполнительный механизм, привод и двигатель;
  • АСУ (автоматизированной системы управления). Осуществляет контроль лазера и управляет координатным устройством и системой транспортировки и формирования луча и газа. В ней имеются датчики и подсистемы.

Сколько стоят услуги лазерной резки металла от профессионалов

На цену лазерной резки металла влияют следующие факторы:

  1. характеристика металла и его толщина, обращаем внимание на то, что цена раскроя на один и тот же материал будет увеличиваться с увеличением толщины металла хотя бы на 1 мм .
  2. конфигурация детали и необходимая точность исполнения, с увеличением сложности работы цена растет;
  3. размер партии – стоимость может снижаться с увеличением количества изделий в заказе, так как могут предоставляться скидки;
  4. наличие полного комплекта конструкторской документации;
  5. сроки исполнения, то есть срочный заказ обойдется дороже выполняемого в рабочем режиме.

ООО «Треком» специализируется на проектировании и изготовлении корпусов для РЭА. При изготовлении корпусов и контруктивов исользуются технологии – пробивка, резка, гибка, сварка, фрезеровка, токарная обработка, покраска, а также обработка пластика и композитных материалов.

Мы осуществляем лазерную резку и сварку на установке LRS-150. Размер рабочего стола 600х300 мм. Толщина резки металла до 3 мм. Выполняем лазерную сварку нержавеющей стали.

Вы можете позвонить нам по телефону: +7(495)642-51-25или

Оставить заявку

korpusa-trekom.ru

Технология лазерной резки 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.

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.

Толщина заготовки, мм Оптимальная скорость резки, м/с Ширина реза, мм Шероховатость кромок, мкм Неперпендикулярность, мм
1 10-11 0,1-0,15 10-15 0,04-0,06
3 6-7 0,3-0,35 30-35 0,08-0,12
5 3-4 0,4-0,45 40-50 0,1-0,15
10 0,8-1,15 0,6-0,65 70-80  

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.

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.

Поделись с друзьями

2

0

1

0

svarkalegko.com


Смотрите также


 

Опрос
 

Кто вам делал ремонт в квартире?

Делал самостоятельно
Нанимал знакомых, друзей
Нашел по объявлению
Обращался в строй фирму

 
Все опросы
 
remnox.ru © 2012- Строительство и ремонт При копировании материалов ссылка на сайт обязательна!