Что такое лазерная резка

В современной промышленности применяется много автоматизированных способов обработки материалов, один из самых точных – лазерная резка металла. В основе лазерной технологической установки может быть твердотельный, газовый или волоконный лазер.

Метод резки лазером позволяет обрабатывать заготовки самой сложной формы, как плоские, так и объемные. Минимальная толщина металлических листов составляет 0,2 мм. Максимум разный для различных материалов: 30 мм для стали, для сплавов алюминия и нержавеющей стали - 25 мм, латунь – 12 мм; медь до 15 миллиметров. Чем ниже теплопроводность материала, тем легче его разрезать лазером.

Принцип действия устройства для лазерной резки

Процессом фасонной резки управляет компьютер. Именно он в соответствии с чертежом по заданной траектории направляет высоко-мощный лазер на металлическую заготовку, которая находится на координатном столе.

Под воздействием сфокусированного луча толщиной несколько микрометров, но обладающего большой энергией, металл в точках контакта плавится, а затем испаряется. Прилегающие к разрезу участки тоже нагреваются, но остаются неповрежденными.

При этом независимо от толщины материала, края разреза получаются идеально ровными, без заусенцев или наплывов. Поэтому дополнительная механическая обработка детали не требуется.

Испарения из рабочей зоны удаляют при помощи кислородной продувки (для черного металла) либо струей воздуха или азота (для заготовок из нержавеющей стали, алюминия и латуни).

Технология лазерной резки металлов

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.

  • Мощностью не больше 6 кВт – называются твердотельными.
  • 6-20 кВт – это газовые.
  • 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.

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.

Комплексные услуги металлообработки

Мы готовы предложить Вам как полный цикл производства, так и отдельные услуги металлообработки:

Примеры лазерной резки

Подробнее смотрите в разделе: Примеры лазерной резки