Изготовление дверей

Лазерная резка металла оборудование


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

Оборудование для лазерной резки металла – современная обработка материалов

Лазерная резка, так же как и плазменная или газовая, является немеханическим способом раскроя металла, основанном на термическом воздействии. Лазерный луч, испускаемый специальным оборудованием, направляется и концентрируется на заготовке, достигая размеров площади контакта всего в несколько микрон. При этом кристаллическая решетка разрезаемого материала разогревается до температуры плавления.

В то же время, площадь луча настолько мала, что вся заготовка во время обработки остается практически холодной, а линия реза отличается минимальной погрешностью в десятые доли миллиметра. В месте резки металл плавится и может одновременно выкипать (испаряться). Расстояние между поверхностью заготовки и рабочим органом оборудования, испускающим лазерный луч, должно быть не более нескольких сантиметров. Лазером можно выполнять точные, аккуратные разрезы металлических заготовок небольшой толщины.

Филигранность обработки настолько велика, что вышедшая из лазерной установки деталь обычно не нуждается в какой-либо завершающей обработке и может сразу использоваться или передаваться на последующий этап технологического процесса. Лазерным лучом можно не только резать металл, но и фрезеровать, делать впадины, углубления заданного размера и многое другое. Только внутреннюю резьбу выполнить невозможно. Аппарат лазерной резки применяют и для гравировки. Процесс не требует использования сложного оборудования, мощность лазера не должна быть большой.

Лазерная резка считается самой качественной и современной среди всех остальных вариантов раскроя металла. Этот новый способ позволяет выполнить разрез по заданным критериям. Лазером можно обрабатывать любые металлы, независимо от их теплопроводности.

Концентрация энергии, которую обеспечивает луч, настолько высока, что металл в месте резки плавится. При этом область термического воздействия настолько мала, что минимальна и деформация изготовленной детали. Благодаря этому лазерную резку возможно использовать в обработке нежестких металлов.

Преимущества резки металлов лазером:

  1. Заготовка не подвергается механическому воздействию – можно резать легкодеформируемые и хрупкие материалы.
  2. Возможность работы с твердыми сплавами.
  3. Высокая точность реза и идеально ровные края кромки, без заусениц, наплывов и иных дефектов.
  4. Отсутствие потребности в последующей обработке изготовленных деталей.
  5. Возможность вырезать детали любой формы, даже самой сложной.
  6. Легкость управления лазерным оборудованием – достаточно в какой-либо чертежной программе подготовить рисунок будущего изделия и перенести его в компьютер установки для резки.
  7. Высокая производительность (примерно в 10 раз быстрее, чем газовой горелкой).
  8. Высокоскоростная обработка тонколистового проката.
  9. Детали на листе металла можно разместить максимально компактно – высокая экономичность расхода материала.
  10. Экономическая эффективность при изготовлении малых партий деталей, для которых делать формы для прессования или литья нецелесообразно.

Недостатки:

  1. Высокая стоимость оборудования.
  2. Низкая эффективность при работе со сплавами и металлами, обладающими высокими отражающими свойствами (к примеру, алюминий, нержавеющая сталь).
  3. Максимальная толщина металла 20 мм.

Оборудование для лазерной резки металла, как правило, состоит из ниже перечисленных основных узлов:

  • излучателя;
  • системы транспортировки и формирования излучения;
  • системы формирования газа и его транспортировки;
  • координатного устройства;
  • системы автоматизированного управления (САУ).

Излучатель генерирует лазерный пучок с требуемыми для резки, оптическими, мощностными и пространственно-временными характеристиками. Он состоит из:

  • системы накачки;
  • активного элемента;
  • резонатора;
  • устройства модуляции лазерного излучения (при необходимости).

В качестве излучателя в оборудовании для обработки металла используются газовые и твердотельные лазеры, функционирующие в непрерывном и импульсном режимах. Система транспортировки и формирования излучения передает, фокусирует и направляет пучок от излучателя на деталь, подвергаемую резке. Состав системы:

  • юстировочный лазер;
  • оптические объективы (трансформаторы);
  • оптический затвор;
  • устройство изменения плоскости поляризации;
  • поворотные зеркала;
  • система фокусировки;
  • система стабилизации фокальной плоскости и величины зазора до детали.

Система формирования газа и его транспортировки подготавливает состав требуемых параметров и подает его через сопло в зону реза. Координатное устройство обеспечивает относительное перемещение детали и лазерного луча в пространстве. Включает в себя привод, двигатели, исполнительные механизмы. САУ предназначена для управления и контроля параметрами лазера, формирования и передачи команд на предусмотренные исполнительные модули систем формирования и транспортировки излучения и газа, а также координатного устройства. САУ состоит из:

  • датчиков параметров функционирования лазера (давления, состава рабочей смеси, температуры и других);
  • датчиков рабочих параметров излучения (стабильности оси направленности, расходимости, мощности и других);
  • систем управления затвором и адаптивной оптикой;
  • системы управления работой координатного устройства.

Твердотельные лазерные установки для резки металла конструктивно более просты и, в тоже время, менее мощные, чем газовые. Величина этой характеристики для них составляет в среднем 1–6 кВт. Сердце излучателя твердотельного лазера – стержень (активный элемент) из алюмоиттриевого граната, рубина или неодимового стекла. Стержень непрерывно подвергается накачке (возбуждению) световым потоком от специальных мощных ламп. Система отражателей фокусирует лазерное излучение, резонатор его усиливает, луч передается через систему призм к головке, где происходит его окончательное формирование и подача на заготовку. Управление всеми узлами оборудования происходит автоматически по заложенным в память станка программам.

В газовых лазерах активным элементом является углекислый газ, гелий или азот, закаченные в газоразрядную камеру. Возбуждение газа производится непрерывными электрическими импульсами высокой частоты. Такая конструкция позволяет при сравнительно небольших габаритах установки получать мощности 20 кВт и более, что необходимо для резки сверхпрочных сплавов.

Лазерная головка для резки металла, куда передается луч, обеспечивает его оптимальную стабильность при раскрое и резке, а также неизменность необходимого фокусного расстояния (даже при неровной поверхности металла). Заменой линзы головки можно менять толщину обрабатываемого материала (не на всех установках). Головка оснащена концентрическим соплом, через которое под давлением подается газ, выдувающий расплавленный материал из разреза и одновременно защищающий от продуктов обработки линзу. В области резки может быть предусмотрено дымоулавливание.

В случае обдува азотом луч расплавляет, а струя газа удаляет расплавленный металл из разреза. Азот используют, когда нежелательно окисление разрезаемого материала. Например, если подавать кислород при обработке нержавеющей стали, то ее сопротивляемость коррозии существенно понизится (для обработки нержавейки пригоден только чистейший азот). Резка алюминиевых деталей в кислороде сопровождается образованием неровных, с заусенцами срезов. При обработке в азоте материал только плавится, но не испаряется и не горит. Температура резки ниже, чем с кислородом, но и меньше скорость работы. Фокус луча обычно должен находиться у противоположной от источника излучения стороны листа.

При использовании кислорода температура резки выше, чем с другими газами. Как следствие, увеличивается скорость обработки и возможная толщина листа металла, который при некоторых условиях частично испаряется. Все это является следствием того, что кислород, попадая на поверхность раскаленного лазерным лучом металла, вступает с последним в реакцию окисления, которая сопровождается выделением тепла. Скорость резки тем выше, чем чище кислород. Для лазерной резки могут использоваться и другие газы – выбор зависит от вида и толщины металла, предполагаемой последующей обработки.

tutmet.ru

Станок для лазерной резки металла своими руками. Оборудование для лазерной резки металла – современная обработка материалов

Лазерные резаки применяются во многих сферах промышленности, в том числе деревообработке, горнодобывающей отрасли, металлообработке. Когда эти устройства появились на рынке, то цена их была достаточно высокой. В данный момент появляются усовершенствованные модели, при этом стоимость уже не такая пугающая. Чем же примечательно это оборудование и насколько целесообразно его покупать для малого бизнеса, рассмотрим подробнее.

Принцип работы

Слово «лазер» имеет английские корни и дословно переводится как «усиление света посредством вынужденного излучения». Сам процесс представляет собой преобразование одной энергии в узконаправленный, когерентный, монохроматический, поляризованный поток.

На этом принципе сконструированы лазерные резаки. Пучок излучения формируется за счет линзы и превращается в маленькое пятно. Система зеркал, закрепленных на координатном столе, перемещает с помощью отражения луч в любое положение относительно обрабатываемого материала. Под воздействием излучения, с высокой плотностью энергии, обрабатываемая точка изделия в короткие сроки нагревается до состояния испарения. С помощью таких установок можно обрабатывать древесину, металл, пластик.

Преимущества

К основным достоинствам лазерных установок относятся:

  • Низкая потребляемая мощность по сравнению с другими установками.
  • Отсутствие механического износа оборудования. Резак действует на расстоянии от обрабатываемой поверхности.
  • Для лазерного луча не имеет значения качество материала, он способен воздействовать на любой вид древесины, в том числе и на непросушенную.
  • Отсутствие больших вибраций и шумового сопровождения.
  • Высокая производительность. Достигается за счет легкости узлов оборудования.
  • Отсутствие стружки и пыли в процессе производства.
  • Мобильность оборудования. Легкость конструкции позволяет перевозить и устанавливать по желанию где угодно. Не потребуется применение грузоподъемной техники.
  • Строгое соблюдение параметров, заданных с помощью ЧПУ.
  • Возможность работы с любым материалом: пластик, дерево, металл, керамика, резина, кожа, бумага.

Этот ряд преимуществ и заслужил высокую оценку профессионалов.

Недостатки

К ним можно отнести ряд параметров:

  • Невозможность обрабатывать ЛДСП, поэтому его нельзя использовать в производстве ламинированной мебели.
  • Обработка пластика станет дорогим удовольствием, так как при работе будут выделяться вредные испарения.
  • Следует внимательно отнестись к параметрам, заявленным производителем. Как правило, такие станки могут обрабатывать материал толщиной не более 20 мм.
  • При гравировке невозможно создать тени на изображении.

Недостатки говорят о том, что стоит ознакомиться с техническими данными оборудования и принять решение, подходит та или иная модель для конкретного производства.

Лазерный резак по дереву

Резьба по дереву отличается высокой точностью. Поэтому в обычных условиях используются фрезерные и токарные установки, а также ручной труд.

Принцип работы вышеперечисленных видов основан на механическом воздействии на обрабатываемую поверхность, в процессе которого происходит обрезание части материала. При этом могут образовываться сколы, трещины. Качество выполнения работ напрямую зависит от вида и состояния заготовки при такой обработке.

Лазерный резак по дереву действует по другому принципу, поэтому получил достаточно высокую оценку. Он работает с помощью точечного оплавления. Благодаря этому является более щадящим, но в то же время края за счет термического воздействия будут затемнены. Эта особенность придает резным изделиям дополнительную визуальную привлекательность. За счет принципа действия такие установки позиционируются как лазерный гравер-резак. Далее рассмотрим конструкцию аппарата.

Механизм устройства

Для того чтобы изготовить лазерный резак своими руками, следует понимать, из чего он состоит. Можно выделить пять основных частей механизма:

  • Излучатель. С его помощью происходит генерация излучения с необходимыми параметрами. Он состоит из элементов системы накачки, активной среды, зеркала резонатора. При необходимости оснащается устройством модуляции излучения. Выделяют три вида излучателя - твердотелые, волоконные, газовые.
  • Система формирования и транспортировки излучения, газа. Этот механизм передает луч от излучателя к обрабатываемой поверхности, а также служит для удаления частиц оплавления и охлаждения оборудования.
  • Координатное устройство. Производит перемещение лазерного луча и изделия в пространстве.
  • Рабочий стол. На нем производят фиксацию обрабатываемых деталей.
  • АСУ. Собственно система управления. С помощью ее можно задавать параметры резки.

Учитывая эти данные, можно сделать лазерный резак по металлу своими руками. С его помощью так можно обрабатывать другие материалы, в том числе и дерево.

Ручной лазерный резак

Это самый простой вид оборудования, который можно собрать своими руками.

Для сборки понадобятся указка лазерная, ручной фонарик, комплект аккумуляторов к нему, CD/DVD-RW пишущий рекордер (привод должен быть с работающим лазером), паяльник и набор отверток.

Изначально добывается лазер из привода. Работа должна быть выполнена аккуратно, при демонтаже понадобится паяльник. Добытую деталь вставить в указку взамен старой. Процесс кропотливый, следует без рывков и спешки выполнять все действия, чтобы не повредить устройство. Собранную новую указку установить в фонарик и подключить к его питанию, соблюдая полярность. Лучу не должно ничего мешать, поэтому следует удалить стекло и мешающие детали. Конструкцию надо прочно закрепить.

Если технология соблюдена, то этим устройством ручного типа можно пользоваться. Как видно, технология сборки достаточно проста. Такие лазерные резаки маломощные, но для каких-то тонких изделий и граверных работ вполне подойдут.

Для производства более мощного оборудования потребуется, во-первых, помещение, где оно будет собираться и стоять, а также ряд подручных материалов. Следует просчитать, а будет ли экономия в конечном счете. Вполне возможно, что дешевле будет приобрести готовую модель.

Ряд тонкостей

Собирая своими руками лазерные резаки, следует понимать, что если нет подручных материалов, то покупка запчастей может обойтись значительно дороже, чем покупка готового устройства. Рынок не стоит на месте, и модели для лазерной резки уже не так дорого стоят, как при появлении.

Выбирая готовое оборудование, стоит внимательно отнестись к ряду характеристик:

  • Мощность оборудования. Этот параметр напрямую связан с производительностью и толщиной резки.
  • Габарит рабочего стола. Следует предусмотреть такой параметр, который позволит обрабатывать предполагаемые размеры изделий. Они могут быть различной конфигурации.
  • Производитель. Брать оборудование стоит только от проверенных производителей.
  • Наличие сервисных центров в регионе. Чтобы в случае поломок была возможность максимально быстро их устранить.
  • Учесть при монтаже оборудования вытяжное устройство. Не следует забывать, что при термической обработке будет выделяться газ, сопровождающий процесс горения того или иного материала. Особенно важно это при обработке пластмассы.

Если все характеристики учтены, то можно выбрать подходящую модель.

Техника безопасности

Следует помнить, что лазерный луч изначально разрабатывался как оружие.

Поэтому несет в себе опасность. Нельзя наводить такое излучение на человека, он может получить ожог. Работать следует в специальных очках, чтобы предотвратить потерю зрения. Само оборудование или помещение должно быть оснащено системой вытяжки либо работникам потребуются

Стоимость лазерного оборудования

Почем же ныне такие устройства? Конечно же, все зависит от марки и производительности оборудования. Существуют настольные и напольные модели. Первый вариант по цене начинается от 25 тысяч рублей. Напольные модели могут быть от 120 000 рублей. На рынке присутствует множество устройств китайских производителей, цена и качество которых вполне достойные.

Например, лазерный резак по металлу, цена которого в зависимости от размера рабочего стола, производительности и опций от 120 тысяч рублей до 900 тысяч рублей. В то время как западные производители процентов на 30 % будут дороже.

Лазерное оборудование было когда-то фантастикой. Теперь же это устройство встречается практических во всех отраслях промышленности. Для малого предпринимательства такие установки для обработки металла, дерева открывают новые перспективные сферы, что делает бизнес более устойчивым. Сборка своими руками маломощных установок для частного применения вполне оправдана при наличии подручных средств и каких-либо начальных знаний физики.

  • Основные преимущества лазерной резки металла своими руками
  • Лазерная резка металла и ее применение
  • Станок для лазерной резки
  • Предназначение лазерного оборудования

Такая процедура, как лазерная резка металла своими руками, появившаяся достаточно недавно, сразу же стала самой прогрессивной и эффективной в области создания высококачественных элементов из металла. Данная процедура проводится при помощи лазера высокой мощности, который путем фокусирования луча на одной точке может резать любой материал, начиная от дерева и заканчивая металлом. Во время действия лазера на поверхности металла образуется окислитель, который повышает поглощение энергии и доводит его до температуры плавления. В том месте, где лазер контактирует с металлом, начинается плавление, при этом остальная часть материала не терпит никаких изменений, а лишь нагревается.

Для того чтобы резка производилась гораздо быстрее, на поверхность металла подается активный газ, чаще всего кислород, который значительно ускоряется процесс плавления и может сдуть все остатки после него. При выдувании газа металл начинает расслаиваться, давая путь лазеру к следующему слою. Процесс завершается, когда вся толщина металла прорезана. При этом поток кислорода способен быстро охладить расплавленный метал, создавая своеобразный шов вокруг линии разреза. Малая зона воздействия лазера может делать прорез в металле с толщиной в 0,2 мм, что значительно меньше других существующих методов резки.

Большим плюсом этого процесса является возможность полной его автоматизации. Можно запрограммировать процесс и доверить сделать его компьютерной программе, вследствие чего изделие получается максимально точным. В большинстве случаев используются твердотельные лазеры или газовые. Стоит отметить, что лазерная резка может сделать идеально ровный и гладкий срез, который практически невозможно получить при механической резке. Она значительно быстрее и качественнее может выполнить работу, не оставляя после себя продуктов переработки.

Основные преимущества лазерной резки металла своими руками

Наличие весомых достоинств сделало лазерную режущую силу самой популярной и востребованной среди всего множества остальных методов. Лазерная резка металла своим появлением дала возможность многим предприятиям создавать более качественные предметы и объекты из металла, увеличивая их производительность. Рекомендуемыми металлами для такого типа резки являются цветные, сталь и сплавы из алюминия.

При помощи режущей силы данного оборудования можно выполнить до этого невозможные процедуры, например, обработку утолщенных листов, резку толстых сплавов, и создавать детали сложной формы. К тому же лазерная резка дает возможность разрезать и обрабатывать сверхтвердые металлы. Если посмотреть на данный процесс с другой стороны, то бесконтактный способ может значительно увеличить продуктивность процесса резки хрупких изделий, которые зачастую требуют высокой точности.

Чтобы выполнить резку при помощи компьютера, нужно лишь загрузить рабочий проект и запустить его. После его выполнения вам не понадобится делать дополнительную обработку, возможности лазерной резки металла предусматривают и этот фактор. Очень важным достоинством для предприятий, занимающимся производством металлических изделий, является то, что для мелкой партии больше не требуется создания литейной формы, которая стоила достаточно дорого и ее изготовление занимало существенный промежуток времени. К тому же изготовление деталей не ограничивается резкой в плоскости, можно производить резку металла в объеме. Если сравнить время выполнения одного изделия и возможности оборудования, предпочтение на сегодняшний день отдается именно лазерной резке.

Вернуться к оглавлению

Лазерная резка металла и ее применение

Лазер может использоваться не только для того, чтобы просто разрезать пласты металлических конструкций, но и для выполнения высокоточной гравировки. Очень часто ее применяют для изготовления малых партий деталей или изделий.

Обычно для того, чтобы сделать небольшой заказ, применяется лазер малой мощности, который имеет достаточно компактные размеры. Если же необходимо выполнить выпуск большой партии продукции, используются более современные и мощные лазеры. Они в себя включают лазер высокой мощности, координатный стол и компьютерное оборудование, на которое устанавливается специальное программное обеспечение, способное поддерживать файлы с векторной графикой.

Погрешность такого оборудования крайне мала, оно может осуществлять работу с разносом в 0,001 мм. Как правило, его использование обусловлено необходимостью создания сложных металлических изделий и выполнения резки по сложному контуру. Лазерная резка металла значительно облегчает работу мастеров и делает каждое изделие более доступным за счет коротких сроков выполнения. К тому же режущий лазер может работать не только с металлом, но и с деревом, нержавейкой, алюминием и даже пластиковыми изделиями.

Вернуться к оглавлению

Станок для лазерной резки

Оборудование для такого типа работ представляет собой стандартную конструкцию, которая включает в себя:

  1. Рабочий стол для объекта нарезки.
  2. Подвижную головку лазера, которая может перемещаться в пространстве.

Для того чтобы обеспечить высокую точность изготовления, головка оборудована специальными приводами, которые могут двигать ее в перпендикулярных плоскостях. Чтобы обеспечить высокую точность обрезки металла, аппарат оснащают фокусирующей оптикой, которая способна направить луч в одну точку. Данная фокусировка может регулироваться и позволяет создавать разрезы толщиной в десятые доли миллиметра. К тому же при изготовлении крайне тяжелых и мелких деталей обычно применяется компьютер, который с высокой точностью может выполнить данную работу.

Эта программа сама может повернуть лазерную головку в нужном направлении и регулировать мощность излучения лазера в зависимости от требований. Чтобы программа знала точные данные, необходим специальный рисунок, который содержит в себе все очертания и контуры изделия. Очень важным элементом является продув газом. Его применяют не только для того, чтобы расслоить металл, но и для дополнительной обработки. Он может тут же охладить металл и создать ровный и гладкий шов. Кроме того, больше не придется самостоятельно удалять остаточные продукты, все это автоматически делает продув газа.

Чтобы эксплуатировать данное оборудование, не потребуется больших затрат на электроэнергию, быстрая резьба и выполнение изделий сможет значительно увеличить производительность. Одним из важных факторов при работе на станке лазерной резки является то, что для работы ему не требуются расходные материалы. Для того чтобы повысить скорость нарезки, следует регулировать его мощность, которая может изменяться от достаточно маленьких величин до сильного излучения. Как правило, стоимость такой работы зависит от того, какую толщину и тип металла вы будете обрабатывать. Соответственно, чем толще и тверже металл, тем дороже будет стоить такая работа.

Лазерные резаки по металлу используются и в качестве обрабатывающего и в роли разделочного инструмента. Причем в любом случае технология лазерной резки базируется на использовании мощных излучателей, способных испарять тонкий слой металла.

Впрочем, в большинстве случаев достаточно не испарения, а всего лишь плавления материала заготовки. Размягченный слой можно попросту выдуть потоком сжатого воздуха или какой-либо газовой смеси, направляемой в зону резания.

Такой подход к обработке гарантирует высокое качество среза. Причем, лазерные резаки по металлу могут обрабатывать с гарантированно хорошим результатом самые разные материалы от стали до меди или алюминия.

При этом глубина резания зависит и от типа материала (у сталей до 50 миллиметров, у меди – всего 15 мм.), и от вида лазера или конструкции привода режущего станка. Поэтому далее по тексту мы рассмотрим нюансы компоновки подобного оборудования.

Виды лазерных резаков по металлу

Конструкция лазерного резака проста, он состоит из пяти узлов:

Разновидности излучателей

В качестве режущего инструмента используются три разновидности лазеров:

Твердотельные излучатели , где в качестве активной среды применяют кристаллы или особые сорта стекла. Хорошим примером подобных установок являются сравнительно дешевые лазеры на полупроводниках.

Волоконные лазеры , где в качестве активной среды задействованы оптические волокна. Этот тип лазеров развился из твердотельных аналогов и постепенно вытесняет из сферы металлообработки всех своих конкурентов. Причем волоконную структуру имеет и полноценный режущий инструмент для раскроя металла, и лазерный гравер – резак, который используется лишь для снятия тонких слоев с поверхности заготовки.

Газовые лазеры , где в качестве активной среды используется смесь из углекислого газа, азота и гелия. Коэффициент полезного действия таких излучателей не превышает 20 процентов. Поэтому газовые лазеры используют для раскроя и сварки изделий из конструкционных полимеров, резины, стекла. Кроме того, такими резаками можно обрабатывать и металлы с высокой теплопроводностью.

Пример газовые лазерные резаки по металлу ханса (hansa) без особых затруднений режут и алюминий, и латунь, а небольшая мощность подобных аппаратов, в данном случае, рассматривается как преимущество, гарантирующее стабильный результат.

Схема функционирования привода

Управляемым приводом оборудуется только настольный лазерный резак. Такое оборудование комплектуют портальной консолью, по направляющим которой движется блок излучателя. Такая схема обеспечивает подвижность лазера и в горизонтальной, и в вертикальной плоскости.

Альтернативой портальной схемы является планшетный вариант механизма перемещения режущего блока, когда этот узел перемещается только в горизонтальной плоскости. Кроме того, у некоторых моделей станков особым приводом комплектуют и рабочий стол, который может двигаться и в горизонтальной, и в вертикальной плоскости.

В итоге, существует две схемы управления приводом:

  • Обеспечивающий постоянную длину оптического тракт вариант, основанный на перемещении либо заготовки (включается привод стола), либо излучателя (включается привод лазера).
  • Ориентированный на переменную длину оптического тракта вариант, когда и стол, и лазер перемещаются одновременно.

Первая схема управления реализуется намного проще второго варианта. Хотя второй вариант гарантирует большую производительность.

Впрочем, и тот, и другой случай, требуют внедрения в компоновку станка блока числового программного управления.

Ведь в процессе резания нужно контролировать не только перемещение стола или излучателя, но и мощность лазера, а равно и давление в газотранспортной системе, отвечающей за удаление расплавленного материала из зоны высокотемпературной обработки.

Где купить лазерный резак?

Продажей лазерных резаков занимаются официальные представительства компаний-производителей. Разумеется, маломощный ручной лазерный резак по металлу, используемый для гравировки или раскроя тонких листов, можно купить и в специализированном отделе крупного супермаркета, торгующего техникой и инструментом для дома.

Но полноценные станки, осуществляющие глубокую резку в промышленных масштабах, в супермаркетах не продаются. Ведь поставка такого оборудования требует проведения целой серии пуско-наладочных работ. И даже место монтажа такого станка в цеху готовится по особым рекомендациям производителя.

В итоге, цена лазерного резака по металлу зависит от следующих критериев:

  • Степени мобильности установки (ручной вариант стоит дешевле огромного стационарного станка).
  • Мощности излучателя (сверхмощные лазеры стоят дороже и обслуживаются только силами квалифицированных специалистов, командируемых компанией-изготовителем).
  • Потребности в пуско-наладочных работах и сложности подобных операций (это косвенные траты, но без таких услуг ваше оборудование попросту не будет работать).

Красота художественных изделий из фанеры в первую очередь определяется качеством выбранного материала, однако немаловажную роль в данном процессе играет способ его обработки. Традиционно резка фанеры осуществляется посредством лобзика ручной либо электрической модификации – с его помощью профессионалы создают настоящие шедевры ручной работы.

Однако сегодня в моду входит новая тенденция обработки материала – лазерная резка фанеры.

Процесс лазерной резки достаточно мало изучен, так как общедоступность данный вид обработки получил не так давно и однозначно сказать, стоит ли приобретать станок для лазерной резки фанеры — достаточно сложно. Учитывая высокую стоимость агрегата и его не до конца изученную эффективность – детальное рассмотрение качественных характеристик лазерной технологии играет определяющую роль в этом вопросе.

Также на нашем сайте модно изучить статьи, в которых приведена инструкция о том, как собрать лазер для резки фанеры своими руками за вполне приемлемую сумму.

Эта статья будет посвящена рассмотрению основных достоинств и недостатков процесса лазерной резки фанеры, а также возможность сборки лазерной установки своими руками.

Лазерные станки

Резка фанеры лазером представляет собой точечное воздействие высокоэнергичного луча на поверхность материала, тем самым осуществляя его бесконтактную обработку. В точке соприкосновения луча и древесины происходит мощное повышение температуры, которое вызывает испарение обрабатываемого материала. Данная технология приобретает популярность, благодаря маленькой площади реза – шов может иметь ширину от 0,01 мм .

Среди них следует отметить:

  • Мощность лазера. Собственноручно собранные агрегаты в первую очередь рассчитываются на скромный бюджет, что в данном случае неуместно – стоимость источника необходимой мощности начинается от 40тыс рублей, что не очень сильно соответствует представлениям об экономии. Предлагаемые аналоги, изготовленные из ДВД приводов можно использовать разве что в качестве мощной лазерной указки;
  • Система охлаждения и питания. Самодельная система охлаждения чаще всего будет представлена в виде 100литровой емкости, а подобрать элементы для правильной трансформации питания достаточно сложно, что негативно отразится на качестве луча и оборудования в целом;
  • Четкая подгонка составляющих. В домашних условиях обеспечить идеальную механическую подгонку каждого из элементов практически невозможно.

Итог

Лазерная резка фанеры своими руками — это очень тонкий процесс, который при правильном обращении и наличии профессионального оборудования приносит фантастические по красоте результаты (самый простой пример — ).

Лазерная резка по фанере должна осуществятся на заводском оборудовании — вложенные в самодельное устройство средства будут потрачены впустую, так как не принесут желаемого результата. В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

Никогда не задумывались о том, что вы можете самостоятельно сделать гравировку на кожаном портмоне или чехле для смартфона, нанести фотографию на деревянную поверхность? А может быть, вы всегда хотели с большой точностью вырезать детали из различных материалов для создания красивых поделок или корпусов для роботов? А ведь всё это можно делать с помощью компактных настольных лазерных гравёров и резаков. Давайте рассмотрим несколько таких устройств.

Для чего можно использовать лазерный гравёр/резак?

С помощью гравёра вы сможете создавать памятные надписи и рисунки на различных предметах. Гравёр может с большой точностью наносить рисунок на такие материалы как бумага, картон, кожа, ткань, войлок, дерево, фанера, оргалит, пластмасса и акрил. Также есть возможность гравировать на алюминии и стекле и делать печатные платы, используя некоторые хитрости. Однако нужно помнить, что вы не сможете гравировать на металлических и керамических изделиях.

Резак позволит вам с большой точностью вырезать необходимые контуры из бумаги, картона, кожи, ткани, войлока, дерева, фанеры, оргалита, пластмассы и акрила. При работе с прочными материалами, такими как фанера, резак заменит вам лобзик, а при работе с остальными перечисленными материалами – ножницы. Однако нужно помнить, что вы не сможете резать прозрачные и металлические предметы.

При работе с лазерным резаком/гравёром не забывайте, что лазер – это не игрушка. Во время работы обязательно нужно защищать глаза с помощью специальных очков, которые иногда идут в комплекте с устройством, а иногда их нужно приобретать отдельно.

Endurance DIY

Endurance DIY - это небольшой настольный лазерный гравёр/резак от российско-американской компании Endurance размером всего 31x25 см и рабочей площадью 210x297 мм.

В устройстве используются лазеры собственного производства L-Cheapo, которые, кстати, имеют универсальный крепёж, позволяющий закрепить лазер на многих 3D принтерах и ЧПУ устройствах. Рабочая длина волны лазера 445 нм, точность гравировки (зерно) – 0,1 мм, охлаждение – воздушное. Скорость гравировки, а также скорость и глубина реза зависит от мощности лазера, которых может быть три варианта:

Мощность 2,1 Вт 3,5 Вт 5,6 Вт
Максимальная скорость гравировки 20 мм/сек 40 мм/сек 50 мм/сек
Максимальная скорость реза картона толщиной 1мм 3 мм/сек 5 мм/сек 6 мм/сек
Максимальная глубина реза образца из фанеры 3 мм 5-6 мм 7-8 мм
Максимальная глубина реза образца из акрила 3 мм 4-5 мм 5-8 мм

При покупке этого настольного лазерного гравёра/резака вы можете выбрать одну из перечисленных мощностей лазера. От этого будет зависеть цена: устройство с лазером мощностью 2,1 Вт обойдётся вам за 29900 рублей, с лазером 3,5 Вт – за 37400 рублей и с лазером 5,6 Вт – 49400 рублей. В комплекте идёт сам гравёр/резак и адаптер питания. Обратите внимание, что защитных очков в комплекте нет.

Для управления лазерным гравером/резаком Endurance DIY вы всегда сможете скачать полный пакет программ на сайте производителя .

Полное описание, большое количество фотографий и видео смотрите на сайте производителя .

LaserBot

Этот лазерный гравёр/резак производит китайская компания Makeblock. Здесь используется Arduino-совместимый микроконтроллер. Кстати, кроме этого компания выпускает Arduino-совместимые конструкторы роботов, о чём я уже ранее писал в статье « ».

Этот агрегат поставляется с лазером мощностью 1,6 Вт и длиной волны 445 нм. Рабочая площадь здесь достигает 383×367 мм. Точность гравировки такая же, как и предыдущего устройства – 0,1 мм. Максимальная скорость движения лазерной головки - 200 мм/сек.

Для этого резака/гравёра вы сможете использовать фирменную программу mLaser, которая содержит простой и экспертный режим. Программа поддерживает растровые и векторные рисунки форматов PNG, JPG, BMP, SVG и DXF.

Стоимость такого гравёра/резака – около 350 долларов, не включая стоимость доставки и налог. Заказать его можно на сайте производителя . В комплекте с устройством и адаптером питания вы получите защитные очки и 4 листа цветной бумаги.

Если вам нужен такой гравёр/резак, но с более мощным лазером, вы можете приобрести готовое решение у компании Endurance, про которую было написано выше. Стоимость LaserBot с лазером L-Cheapo мощностью 2,1 Вт обойдётся за 39 900 рублей, мощностью 3,5 Вт - 44 900 рублей, мощностью 5,6 Вт - 56 900 рублей. Подробности о таком комплекте .

Dobot Magician

Следующее устройство позволяет делать намного больше, чем просто гравировать, ведь – это роботизированная рука, к которой вы можете кроме лазера прикрепить головку для 3D-печати, клешню, карандаш или кисть, присоску и многое другое. Но резать материалы, к сожалению, не получится из-за низкой мощности лазера, идущего в комплекте с роборукой – всего 0,5 Вт. Однако, если есть сильное желание, вы можете прикрепить сюда лазер большей мощности стороннего производителя.

На сегодняшний день, роборука продаётся в двух версиях: Dobot Magician и Dobot M1. Dobot M1 – это очень точная (0,02 мм) промышленная версия, но она очень дорогая (2999 долларов) и поэтому я не буду её здесь рассматривать. Dobot Magician – это настольная роборука, которая подойдёт и для дома, и для образовательных учреждений, и для небольших производств. Стоимость полного набора, в который входит Dobot Magician с лазером и защитными очками, - 1159 долларов, без учёта стоимости доставки. Кроме лазера сюда входит комплект для 3D-печати, клешня, джойстик, вакуумная присоска, комплект для рисования, Bluetooth и Wi-Fi модули.

Технические характеристики роборуки в сборе с лазером следующие: точность позиционирования 0,2 мм, потребляемая мощность лазера – 0,5 Вт, тип лазера - 405 нм (синий лазер), максимальный охват – 320 мм, максимальный угол поворота - 270°, см. рисунок ниже.

Заказать Dobot Magician и посмотреть все технические характеристики можно на сайте производителя .

Snapmaker

Это устройство также многофункциональное: кроме гравировки, оно может осуществлять 3D-печать и резьбу по дереву. Для каждого из этих трёх процессов, у Snapmaker есть отдельная головка. К сожалению, резать материалы у вас не получится, т.к. лазер в комплекте слабый, всего 0,5 Вт.

Стоимость набора для 3D-печати и лазерной гравировки – 369 долларов, не считая стоимости доставки. А набор со всеми тремя головками обойдётся за 439 доллара. В комплекте идут защитные очки. Заказать Snapmaker или узнать подробности можно на странице проекта на сайте Kickstarter .

К плюсам этого устройства можно отнести также быструю сборку и разборку (всего 10 минут).

Этот комплект также предлагает компания Endurance. Здесь в качестве платформы используется 3D принтер Wanhao DuPlicator i3, на которую будет установлен лазер L-Cheapo. Благодаря этому вы сможете не только гравировать и резать, но и использовать 3D-принтер по его прямому назначению.

Размеры рабочей области здесь 200x200 мм, а точность гравировки 0,1 мм. Комплект с лазером 2,1 Вт обойдётся вам за 49900 рублей, с лазером 3,5 Вт – за 57400 рублей, с лазером 5,6 Вт - за 69400 рублей. Доставка и установка бесплатная только по Москве. Подробности по комплектам можете посмотреть на официальной странице . И не забудьте приобрести защитные очки.

Гравировальные станки Neje

Эти малыши умеют только гравировать, ведь здесь низкая мощность лазера. Но обойти их стороной невозможно, ведь цена за эти станки в интернете начинается примерно от 3500 рублей. Маленький гравировальный станок Neje отлично подойдёт для первого знакомства с технологией лазерной гравировки в домашних условиях. На первой картинке ниже станок NEJE DK-5 Pro (меньше размер), а на второй картинке – станок DK-8-KZ (более аккуратный вид).

Станок NEJE DK-5 Pro немного меньше (его размер 13.0x13.5x16.5 см) чем NEJE DK-8-KZ (его размер 14,5x16,0x19,0 см). Зато станок NEJE DK-8-KZ имеет более аккуратный вид и может комплектоваться лазером 0,5 или 1 Вт. У станка NEJE DK-5 Pro лазер может быть только 0,5 Вт.

Область гравировки обоих станков всего 38х38 мм, так что вы не сможете делать большие картины или делать гравировку на всей поверхности чехла для смартфона.

Программа для этих гравёров простая и бесплатная. Она умеет работать только с растровыми изображениями размером 512×512 пикселей формата JPG, BMP и PNG.

В комплекте с гравёром идут защитные очки, 2 USB-кабеля (один - питание, второй - передача данных), шестигранный ключ, карта памяти microSD (содержит драйвер, ПО и др.) и краткое руководство. Комплектация может различаться в зависимости от магазина, в котором вы покупаете гравёр.

Итог

Надеюсь, эта статья поможет вам сделать правильный выбор при покупке гравёра/резака. Если вам известны ещё какие-либо интересные устройства для гравировки и резки, пишите об этом в комментариях.

hi-electric.com

Основы технологии лазерной резки металла

Из школьного курса элементарной физики вы знаете о сильном тепловом воздействии сфокусированного света. Познавательный трюк с увеличительным стеклом ясно показывает возможности преломленного потока солнечного луча.

Принципом действия работы лазера может служить его перевод с английского: усиление света вынужденным излучением. По-простому — это световое излучение, вызванное атакой фотонов на рабочую среду с усилением за счет ответной реакции. Световой поток через систему оптических призм и зеркал фокусируется в узконаправленный луч импульсной или непрерывной модуляции. Мощность и интенсивность лазера зависит от используемого активатора и сложности резонирующих систем.

В качестве первичного активного вещества используют все возможные агрегатные состояния: твердое, газообразное, жидкое и плазменное. Важнейшим критерием является способность к возбуждению и отдаче свободных квантов-фотонов. Накачка первичных световых атомов производится разными способами. Это может быть сфокусированное солнечное излучение, специальные лампы, другие лазеры, электрическое воздействие или химические процессы. Для увеличения силы потока делают многоуровневые атакующие каскады. В основе резонаторов применяют плоскопараллельные и сферические зеркала или их комбинации. Главный параметр хорошего прибора — устойчивое сохранение светового луча и его точная фокусировка.

Первый лазер был сделан на рубине в 1960 году, он работал в инфракрасном диапазоне и являлся началом эры световых помощников человека. История развития прикладной квантовой науки шла по пути усиления первоначальных систем накачки и совершенствования оптических резонаторов для достижения мощного и управляемого луча. Выискивались новые рабочие среды, были испробованы и получили путевку в жизнь лазерные установки на красителях, на свободных электронах, химические модели и полупроводниковые исполнения.

Производственное использование лазера

Лазер называют самым красочным и одним из важнейших изобретений XX века. Многие годы никто не понимал его практического применения, прибор называли устройством, которое само ищет задачи для решения. Теперь лазерные аппараты лечат людей, исследуют звезды и применятся для развлекательных мероприятий.

Машиностроительные производства давно начали использовать резку металла лазером. Пионерами выступили судостроительные верфи, авиационные заводы и автомобильные гиганты, искавшие передовые методы работы для увеличения производительности труда. Возрастающая конкуренция стимулировала появление инновационных обрабатывающих центров с принципиально новыми системами влияния на рабочий процесс.

К настоящему времени на промышленных предприятиях лазерная резка металла представлена следующими видами установок:

  • твердотельные — основанные на кристаллических драгоценных камнях или соединениях редкоземельных элементов, для накачки фотонов используется импульсные лампы или лазерные диоды;
  • газовые — в качестве активаторов применяются смеси инертных газов с источником возбуждения в виде электрических разрядов или направленной химической реакции;
  • волоконные — активная среда и резонатор сделаны целиком из оптического волокна или скомбинированы с другими конструктивными элементами.

Следующее видео представляет волоконный лазерный станок.

Для работы с цветными металлами и антикоррозионными сталями, имеющими высокую отражающую способность, прикладными исследовательскими институтами разработаны специальные модели традиционных лазеров с резонатором из оптико-волоконной трубки. Световой луч в таких установках более сфокусированный и концентрированный и не рассеивается о зеркальную поверхность алюминиевых, титановых или нержавеющих заготовок.

Широко распространенные газовые СО₂-лазеры работают на рабочей смеси углекислого газа, азота и гелия, зеркала резонатора покрыты серебряным или золотым напылением для увеличения отражающей способности.

Технология лазерной резки металлов постоянно совершенствуется: пробуются новые типы установок, усложняются системы управления процессом, применяются компьютерные комплексы для контроля режимов обработки. Основной упор делается на увеличение точности, чистоты реза и производительности.

Особенности технологического процесса

В результате воздействия светового луча материал заготовки проходит несколько промежуточных изменений для превращения в обработанную деталь:

  • первая стадия — воздействие лазера на металл в точке начала реза вызывает нагревание вещества до температуры плавления и появлению усадочной раковины;
  • вторая стадия — энергия излучения приводит к кипению и испарению металла;
  • третья стадия — при проплавлении заготовки на полную глубину начинается поступательное движение рабочего органа в соответствии с заданной траекторией.

В действительности, процесс испарения металла наблюдается только у тонких заготовок, при средней и большой толщине реза удаление остатков вещества из рабочей зоны производится с помощью струи вспомогательного газа (азот, кислород, воздушная смесь или инертные газы).

Такие установки, работа которой представлена на видео, называют газолазерными резаками.

Активный кислород, подаваемый в зону резания не только выводит продукты плавления металла и охлаждает поверхность среза, но и способствует поддержанию температуры и ускоряет режимы обработки. При лазерной резке не происходит деформации заготовки, следовательно, отсутствуют затраты материала на припуск линейных размеров и необходимость в дополнительных чистовых операциях.

Сравнительные характеристики лазерной и плазменной резки приведены

Современные лазерные комплексы

Мировая станочная индустрия идет в ногу со временем и предлагает своим потребителям самое разнообразное оборудование для лазерной резки металла. Многокоординатные аппараты призваны заменить шумные и низко производительные механические резаки. Мощность лазера зависит от специфики производства и экономического обоснования выбранного агрегата.

Новое поколение прецизионных обрабатывающих станков с ЧПУ позволяют проводить обработку материалов с точностью до 0,005 мм. Площадь обработки некоторых моделей лазерных установок достигает нескольких квадратных метров. Большим достоинством является минимизация человеческого фактора, заключающаяся в высокой автоматизации производственного процесса.

Геометрия детали задается в программный блок, осуществляющий управление лазером и рабочим столом с заготовкой. Системы настройки фокуса автоматически выбирают оптимальное расстояние для эффективного резания. Специальные теплообменники регулируют температуру лазерной установки, выдавая оператору контрольные данные текущего состояния инструмента.

Лазерный станок оснащается клапанными механизмами для подключения газобаллонного оборудования, чтобы обеспечить подачу вспомогательных газов в рабочую зону. Система дымоулавливания призвана оптимизировать расходы на вытяжную вентиляцию, включая её непосредственно в момент обработки. Область обработки полностью экранируется защитным кожухом для безопасности обслуживающего персонала.

Лазерная резка листового металла на современном оборудовании превращается в легкий процесс задания числовых параметров и получения на выходе готовой детали. Производительность оборудования напрямую зависит от параметров станочного комплекса и квалификации оператора, создающего программный код. Технология лазерной резки металлов гармонично вписывается в концепцию роботизированного производства, призванного полностью освободить человека от тяжелого труда.

Производители предлагают различные типы лазерных станков: универсальные и специализированные. Стоимость первых на порядок больше, но они позволяют производить несколько операций и выпускать детали более сложной формы. Большое количество рыночных предложений дает возможность выбора для заинтересованных потребителей.

Преимущества и недостатки

Специалисты машиностроительных предприятий понимают перспективы использования данной технологии для получения точных деталей с хорошей шероховатостью. Область применения обширна: от простого раскроя листового металлопроката до получения сложных кузовных деталей автомобилей. Явные плюсы лазерной резки металлов сводятся к нескольким резюмирующим аспектам:

  • высокое качество обработанной поверхности;
  • экономия материала;
  • способность работы с хрупкими материалами и тонкими заготовками;
  • возможность получения деталей сложной конфигурации.

Среди минусов: высокая стоимость оборудования и расходных материалов.

Лазерная резка стали и цветных металлов пользуется большим рыночным спросом. Способность быстро выдавать чистовые детали нестандартной формы привлекает в профильные предприятия заказчиков малых партий разнообразных изделий. Лазерные технологии активно используются в декоративном творчестве при изготовлении дизайнерских украшений и оригинальных сувениров.

Решение о применении лазерной обработки должно приниматься с учетом расчета окупаемости оборудования и величине эксплуатационных расходов. В настоящее время такие установки могут себе позволить, в основном, крупные предприятия с большим производственным циклом. С развитием технологии будут снижаться стоимость станков и количество потребляемой энергии, поэтому в будущем лазерные аппараты вытеснят своих конкурентов из сферы резки любых материалов.

wikimetall.ru

Лазерная резка металла – эффективная и высококачественная

Лазерный луч несложно сфокусировать на совсем небольшую поверхность изделия, сформировав на ней достаточно высокую плотность энергии, которой вполне хватает для разрушения материала. Для плавления изделий из металла, например, показатель плотности составляет 108  Ватт на квадратный сантиметр. Добиться такого эффекта позволяют следующие уникальные свойства лазерного луча:

  • монохроматичность: луч лазера, в отличие от обычного света, описывается постоянной частотой и длиной волны, что значительно упрощает его фокусировку на требуемой зоне при помощи несложной системы оптических линз;
  • направленность: возможность сконцентрировать луч на сравнительно малом участке (если сравнивать луч прожектора с лазерным, направленность последнего будет в несколько тысяч раз выше);
  • когерентность: мощность излучения увеличивается в разы за счет резонанса, обусловленного когерентными колебаниями множества волновых процессов, протекающих во времени полностью согласованно.

При разрезании металла влияние лазерного луча описывается едиными характеристиками, которые имеют отношение к распространению за счет теплопроводности энергии (поглощенной) по объему поверхности, отражению и поглощению излучения, и некоторыми иными особенностями специфического плана.

В зоне влияния луча происходит нагрев изделия до температуры плавления металла. Через некоторое время материал расплавляется еще больше, что приводит к перемещению фазы плавления вглубь металла. Если еще больше нагревать изделие лучом, температуру можно увеличивать до тех пор, пока не будет достигнута точка кипения металла, при которой фиксируется его испарение.

Указанные явления дают возможность выполнять резку металла лазером по двум схемам:

Методика испарения, как понятно из ее описания, возможна только при повышенных энергетических затратах, а это не всегда целесообразно с экономической точки зрения. Кроме того, толстый горячекатаный лист испарением разрезать достаточно сложно, метод подходит исключительно для обработки тонкой стали.

В связи с этим чаще всего резку лазерным лучом осуществляют плавлением. Причем для уменьшения энергозатрат, увеличения скорости процесса резки и толщины металла, поддающегося обработке, нередко в зону реза вдувают вспомогательный газовый состав (инертный газ, кислород, азот, воздух). При такой схеме резки речь идет уже о газолазерной технологии.

Вспомогательный газ, в частности кислород, выполняет сразу несколько функций:

  • помогает стали окислиться и уменьшить ее отражающую способность;
  • дает добавочную теплоту за счет того, что в кислородной струе металл горит более активно (лазерное излучение при этом становится эффективнее в несколько раз);
  • уносит посредством сдувания из зоны обработки продукты сгорания металла и его мелкие частицы, что повышает степень притока газа к области реакции горения.

Лазерный раскрой металлов характеризуется множеством преимуществ по сравнению с иными вариантами выполнения подобной операции:

  • допускается резка стальных листов небольшой толщины (от 0,2 до 1 мм) и более массивных изделий (до 20 мм), меди и латуни (0,2–15 мм), сплавов на основе алюминия (0,2–20 мм), листов нержавейки (толщиной до 50 мм), из которых делают нержавеющие трубы;
  • установка резки лазером не имеет механического контакта с материалом, что дает возможность высокоэффективно обрабатывать легко деформирующиеся и очень хрупкие поверхности;
  • чтобы раскроить изделие, нужно лишь создать в чертежной программе файл рисунка, а затем отправить его на блок управления лазерного оборудования, все остальное сделает компьютер лазерной установки, гарантирующий минимальные погрешности обработки (точность – до 0,1 мм);
  • возможность резки тонких стальных листов на большой скорости, а также изделий из твердых сплавов;
  • не нужно подготавливать формы для литья металлов либо дорогие пресс-формы при изготовлении малых партий продукции;
  • высокая скорость реза и производительность, грамотный расход обрабатываемого материала, минимум отходов после операции – все это ведет к снижению ее себестоимости (механическая обработка после применения лазерного луча для раскроя листов также не требуется).

Кроме того, лазерные станки отличаются великолепной универсальностью. Благодаря этому на них можно производить практически любые детали, какую бы сложность они не имели.

К недостаткам резки металла с применением лазера можно отнести лишь несколько фактов:

  • по стоимости одной детали резка лазером более дорогостоящая, нежели штамповка, но только при условии, что в себестоимость последней не включены затраты на подготовку штампа;
  • толщина обрабатываемого металла ограничена.

В настоящее время видов лазерных установок, обладающих достаточными показателями мощности для работы с металлическими листами и изделиями, имеется немало. Их принято делить на три типа:

  1. Газовые. Могут быть с поперечной либо с продольной прокачкой смеси газов (чистых газов – гелий, азот, углекислый газ), применяемых в качестве рабочего тела. Принцип работы данных лазеров такой: газовая композиция через специальную трубку прокачивается под действием насоса, а электроразряд для ее накачки обеспечивают атомы газа, находящиеся в энергетически активном состоянии. Достаточно мощными и при этом компактными лазерами являются углекислотные щелевидные установки. Они признаются самыми простыми и эффективными в работе.
  2. Твердотельные. В их конструкции обязательно имеется лампа накачки, без которой на рабочее тело невозможно будет передать требуемое излучение. Рабочим телом при этом выступает стержень (в промышленном оборудовании его обычно делают из высокочистого искусственного рубина, легированного неодимом иттриевого граната или из специального неодимового стекла). Как правило, твердотельные станки функционируют в импульсном режиме, но при необходимости их можно настроить и на непрерывную работу.
  3. Газодинамические. Похожи на газовые установки (по сути, являются их разновидностью), но в них газ требуется нагревать до 2–3 тысяч градусов, после чего пропускать через специальное сопло на сверхзвуковой скорости, а затем охлаждать. Весь процесс из-за множества операций получается дорогостоящим и сложным, поэтому газодинамическое оборудование используется крайне редко.

В конструкции любого станка для резки лазером предусмотрено наличие:

  • комплекса образования и передачи газа и излучения (в его составе – сопло, механизм подачи газа, поворотные зеркала, юстировочный лазер, система фокусировки, оптический затвор, механизм стабилизации зазора и фокальной поверхности и другие элементы);
  • излучателя с зеркалами резонатора, активной средой, элементами комплекса накачки и устройством модуляции, если таковое необходимо для работы установки;
  • автоматической системы управления с рядом подсистем, которые управляют и контролируют все параметры станка;
  • координатного устройства, необходимого для перемещения в пространстве детали и луча лазера.

tutmet.ru

Технология лазерной резки железа: разновидности, оборудование для процесса, преимущества и недостатки

Среди большого количества технологий по обработке железа лазерная резка выделяется экономичностью и производительностью. Эта технология позволяет не только сверхточно производить изделия со сложным геометрическим контуром, но и обеспечивает высокую скорость изготовления этих изделий.

При применении лазерной резки вальцуемый металл подвергается влиянию эффектов отражения и поглощения излучения от лазера. Изменение габаритов и формы элементов при лазерной обработке достигается благодаря воздействию двух результатов излучения: плавления и испарения. Описание процесса заключается в следующем:

  • Лазерный луч оказывает воздействие на железо в определенной точке.
  • Сначала элементы оплавляются до оптимальной температуры, потом начинается процесс плавки металла.
  • В фазе плавления возникают углубления.
  • Влияние энергии излучения лазера приводит ко 2 фазе процесса — кипит и испаряется металлическое вещество.

Однако, последний механизм требует высоких энергозатрат и осуществим лишь для достаточно тонкого металла. Поэтому на практике резку выполняют плавлением. При этом в целях существенного сокращения затрат энергии, повышения толщины обрабатываемого металла и скорости разрезания применяется вспомогательный газ, вдуваемый в зону реза для удаления продуктов разрушения металла. Обычно в качестве вспомогательного газа используется кислород, воздух, инертный газ или азот. Такая резка называется газолазерной.

Разновидности лазерных приборов

Лазер состоит из элементов:

  • Особенного ключа энергии (системы накачки).
  • Рабочего объекта, обладающего возможностью вынужденного излучения.
  • Оптического резонатора (набор специализированных зеркал).

Принадлежность обработки к той или иной вариации определяется по методу применяемого лазера и его мощи. Сейчас имеется следующее классифицирование лазеров:

  1. Твердотельные (мощь не более 7 квт).
  2. Газовые (мощь до 22 квт).
  3. Газодинамические (мощь от 110 квт).

В производственных целях большей известностью пользуется обработка железа с твердотельным прибором. Светоизлучение может подаваться в импульсном или сплошном режиме. В качестве трудового тела применяется рубин, стекло с добавкой неодима или CaF2 (флюорит кальция). Главным достоинством твердотельных лазеров считается способность создания мощного импульса энергии за несколько секунд.

Газовые лазеры используются для обработки железа в технологических и научных целях. Активным катализатором выступает смесь газообразного азота, углекислого газа и гелия, элементы которых активизируются электрическим разрядом и дают лазерному лучу монохромность и направленность.

Огромной мощностью отличаются газодинамические устройства. Рабочее тело — углекислый газ. Сначала газ прогревается до самой высокой температуры, потом он пропускается через небольшой канал, где случается расширение и последующее охлаждение углекислого газа. В результате этой процедуры выделяется энергия, применяемая для лазерной обработки железа.

Газодинамические устройства можно применять для обработки железа с любой поверхностью. Благодаря небольшому расходу лучевой энергии, их можно разместить на расстояние от обрабатываемой части и при этом сберечь качество резки железа.

Лазерные устройства для резки железа состоят из элементов:

  • Специализированного излучателя (твердотельный или газовый прибор). Должен обладать нужными энергетическими и оптическими показателями.
  • Система формирования лучей и газа. Отвечает за подачу луча от цели излучения к детали, которая обрабатывается, и изменение показателей поступающего к точке рабочего газа.
  • Устройство передвижения (координации) как самого железа, так и воздействующего на него лазерного луча. А также включает в себя электроисполнительный механизм, привод и мотор.
  • АСУ (автоматизированная система управления). Регулирует лазерный луч и управляет координатным механизмом и системой транспортирования и формирования луча и газа. Снабжена разнообразными датчиками и подсистемами.

Современный прибор резки железа способен исполнять любые трудные задачи, даже художественную резку. Их изготовлением занимаются как российские фирмы («Технолазер»), так и иностранные предприятия (немецкая фирма «Trumpf»).

Лазерная резка тонкого железа

Промышленным изготовителям удобнее применять листы металла для нарезки, чем необработанные части большой толщины. При этом можно экономить электроэнергию и применять методы резки листового железа с большей мощностью.

Методы нарезки железа, лист которого подготовлен к обработке, — это кислородная нарезка (выжигание), резка группой газов (аргон, азот) и сжатым воздухом. Среди достоинств лазерной нарезки листового железа перед прочими видами обработки возможно выделить:

  • Большую точность отдачи и нарезки лазерного луча.
  • Возникает меньше пыли на плоскости детали.
  • Маленькая вероятность нанесения повреждений листу железа.
  • Понижение энергетических затрат.
  • Формирование объемных простых конструкций с высокий скоростью и наименьшей площадью отделываемого материала.

Благодаря своим плюсам и применению точного передового оборудования, резка железа используется для создания:

  • Частей машиностроительной техники.
  • Декоративных подставок, полок, стеллажей и оснащения для торговой промышленности.
  • Составляющих котлов, емкостей, дымоходов и печей.
  • Звеньев дверей и ворот, кованных ограждений.
  • Личного дизайна шкафов и корпусов.
  • Своеобразных вывесок, букв и трафаретов.

Использование резки имеет массу преимуществ перед иными видами отделки металла. Потому все больше предприятий употребляют в своем производстве именно лазерную обработку железа.

Всемирная станочная индустрия идет в ногу со временем и дает своим потребителям всевозможное электрооборудование для резки железа. Многокоординатные аппараты призваны сменять громкие и низко плодотворные механические резаки. Энергия лазера зависит от специфичности производства и финансового обоснования избранного агрегата. Новейшее поколение прецессионных разделывающих станков с ЧПУ разрешают проводить отделку материалов с верностью до 0,005 мм. Метраж обработки отдельных моделей лазерных установок достигает многих квадратных метров.

Огромным достоинством считается минимизирование человеческого фактора, содержащаяся в высокой автоматизации промышленного процесса. Геометрия компонентов задается в макропрограммный блок, исполняющий управление лазером и трудовым столом с болванкой. Системы настройки фокуса машинально выбирают приемлемое расстояние для действенного резания.

Специфические теплообменники регулируют температуру лазерного агрегата, выдавая оператору контрольные сведения настоящего состояния инструмента. Лазерный механизм оснащается клапанными приспособлениями для подключения газобаллонного снабжения, чтобы снабдить подачу запасных газов в рабочую часть. Система дымоулавливания призвана улучшить расходы на вытяжную вытяжку, включая её прямо в момент обработки. Зона обработки полностью экранируется предохранительным кожухом для защищенности обслуживающего персонала.

Резка листового железа на современном оборудовании преобразуется в легкий процесс задания числовых характеристик и получения на выходе готового компонента. Продуктивность оборудования впрямую зависит от характеристик станочного комплекса и квалификации оператора, формирующего программный код. Методика резки железа пропорционально вписывается в концепцию роботизированного изготовления, призванного полностью избавить человека от тяжелого труда.

Изготовители предлагают разные типы лазерных станков:

  1. Многоцелевые.
  2. Специальные.

Стоимость первых больше, но они дают возможность производить некоторое количество операций и выпускать детали более трудной формы. Немалое количество рыночных услуг дает возможность выбора для заинтересованных покупателей.

Профессионалы машиностроительных предприятий понимают возможности использования предоставленной технологии для изготовления точных деталей с превосходной шероховатостью. Область использования обширна: от обычного раскроя листового металлопроката до приобретения сложных кузовных деталей автомашин.

Видимые плюсы нарезки железа сводятся к нескольким аспектам:

  • Высокое качество отделанной поверхности.
  • Бережливость материала.
  • Умение работы с непрочными материалами и мелкими заготовками.
  • Вероятность получения компонентов сложной конфигурации.

Среди минусов:

  • Высокая цена оснащения.
  • И расходных материалов.

Нарезка железа и цветных металлов пользуется огромным рыночным спросом. Лазерные технологии интенсивно применяются в декоративном творчестве при создании дизайнерских украшений и уникальных сувениров.

Решение об использовании обработки должно приниматься с учетом расчета окупаемости оснащения и величине рабочих расходов. В настоящее время подобные установки могут себе разрешить в основном большие предприятия с немаленьким производственным циклом. С раскручиванием технологии будут уменьшаться стоимость станков и величина употребляемой энергии, поэтому в будущем лазерные агрегаты вытеснят своих конкурентов.

Преимущества и недостатки технологии

Нарезка железных изделий имеет множество значимых преимуществ по сравнению с иными способами резки. Из многочисленных достоинств настоящей технологии стоит в обязательном порядке отметить следующие:

  1. Интервал толщины изделий, которые можно успешно подвергать гравировке, довольно широкий: сталь — от 0,2 до 22 мм, медь и латунь — от 0,3 до 16 мм, сплавы на базе алюминия — от 0,3 до 22 мм, нержавеющая сталь — до 55 мм.
  2. При применении лазерных аппаратов исключается надобность механического контакта с обрабатываемой составной частью. Это позволяет производить, таким образом, резки просто деформирующиеся и хрупкие детали, не волнуясь за то, что они будут испорчены.
  3. Получить с помощью нарезки продукт требуемой конфигурации просто для этого довольно загрузить в блок регулирования лазерного агрегата чертеж, сделанный в специальной программе. Все остальное с наименьшей степенью погрешности (достоверность до 0,2 мм) осуществит оборудование, оснащенное компьютерной системой управления.
  4. Агрегаты для выполнения нарезки могут с большой скоростью обрабатывать нетолстые листы из стали, а также фабрикаты из твердых сплавов.

Лазерная обработка способна полностью заменить дорогостоящие научно-технические операции литья и штамповки, что уместно в тех случаях, когда нужно изготовить маленькие партии продукции. Можно существенно снизить первоначальную стоимость продукции, что достигается за счет более высокой скорости и выработки процесса обработки, снижения объема остатков, отсутствия потребности в последующей механической обработке.

Наряду с высокой мощностью, приборы для лазерной обработки имеют необыкновенную универсальность, что дает возможность вычислять с их помощью задачи любого уровня сложности. В то же время для лазерной обработки характерны и определенные недостатки.

Из-за высокой силы и значительного энергопотребления оснащения для лазерной резки, первоначальная стоимость изделий, изготовленных с его использованием, выше, чем при их производстве способом штамповки. Однако это можно причислить только к тем ситуациям, когда в себестоимость штампованного элемента не включена цена производства технологической оснастки.

tokar.guru

Лазерная резка металла. Технология, оборудование, особенности

Главная > Статьи > Лазерная резка металла. Технология, оборудование, особенности

Суббота, 25 Ноябрь, 2017

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.

Сущность лазерной резки металла

Лазерная резка металла 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 отображены на приведенной ниже схеме. 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.

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.

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.

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.

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;
  • установки твердотельного типа;
  • газодинамическое оборудование.

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).

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.

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.

mk-madis.ru


Смотрите также