Энергия высокой плотности, собранная в луче лазера, нашла себе применение во многих областях техники. Резка металлов с помощью лазерной технологии — один из самых эффективных способов ее использования. Информация о характеристиках лазерной резки металлов в этой статье.

Технология раскроя лазером, особенности, принцип работы, фото

Раскрой металла лучом лазера (CO2) происходит по причине действия следующих физических процессов:

• Металл, поглощая энергию излучения, нагревается до температуры плавления.
• Дальнейшее действие установки переводит процесс плавления в стадию кипения и испарения металла.
• После испарения всей толщины зоны реза металла, луч продолжает двигаться по траектории, которая задана технологической картой раскроя. Далее последовательность процессов плавления, кипения и испарения обеспечивает технологический процесс резки.

Описанный здесь способ применяется лишь для раскроя тонкостенного листа. Для резки толстых заготовок для устранения металла зоны реза испарением потребуется очень мощная установка, применение которой сделает технологию неэффективной. Обычно ограничиваются доведением нагрева до состояния плавления и удалением жидкого расплава давлением струи вспомогательного газа (кислорода, азота, воздуха, инертных газов).

ГОСТ

Оценить качество изготавливаемых заготовок на том или ином виде оборудования помогает нормативно-техническая документация (стандарты, технические требования к чертежам и другая). В советские времена точность и качество поверхности реза регламентировалась для деталей и заготовок, получаемых кислородной и плазменно-дуговой резкой государственным стандартом 14792-80. Требования к лазерной резке указывались в основном в чертежах, где деталь после этой технологической операции могла быть уже готовым изделием.

В современной международной системе качества существует стандарт ISO 9013, в котором кроме газопламенной и плазменной резки устанавливаются требования к качеству реза лазерной резки. В зависимости от конструкторских и технологических требований допуски на размеры согласно стандарта имеют 5 классов точности. Самые строгие допуска имеет первый класс. Кроме допусков на размер при обработке, стандарт предъявляет требования к поверхности реза:

• допуск на перпендикулярность или конусность;
• качество шероховатости поверхности реза;
• размеры оплавления краев или зону термического влияния.

Для лазерной резки толщина классифицируемых стандартом ISO 9013 заготовок от 0,5 мм до 40 мм.

Видео

Работа установки по раскрою листа представлена в расположенном далее видео. В нем хорошо просматриваются технологические переходы в виде процессов врезания и выполнения основной операции реза основного контура.

Виды: 3D, художественная, декоративная, фигурная, и прочие

Лазерная технология легко адаптируется с обработкой материала, управляемого с помощью компьютера. Лазерное оборудование с ЧПУ имеет возможность управления исполнительным элементом в пятиосевой системе координат. Это дает возможность вырезать объемные детали для различного вида механизмов. Создание корпусов из тонкостенного материала для приборов, объемных рекламных конструкций, изменения дизайна готовых штампованных изделий, раскрой труб, профилей, сфер позволяет 3D лазерная технология.

Изготовить фигуры сложной конфигурации, которые сравнимы с художественными произведениями на тонкостенных легкодеформируемых и хрупких материалах возможно лазерной технологией на станках с ЧПУ. Отсутствие механического контакта одно из достоинств такой технологии. При этом изделие выполняется в окончательно готовом виде с исключением риска испортить внешний вид дополнительной обработкой.

Производительность и минимум отходов при раскрое тонких металлических листов оставляют лазерную резку практически вне конкуренции в этой области промышленности.

Плазменная и лазерная, преимущества и недостатки, сравнение, чем отличается, что лучше

Главным конкурентом в ряду тепловых способов резки для лазерной технологии является плазменная резка. Отличие  заключается в источнике теплоты для нагрева поверхности заготовки — в одном случае это сфокусированный луч, в другом — сжатая плазменная дуга.

Точность изделий изготовленных лазерной резкой выше, чем плазменной. При этом при обработке материалов с одинаковой толщиной поверхность реза по показателю перпендикулярности кромок и ширине прорези будет выше у лазерной резки. При обработке заготовок толщиной до 4 мм., поверхность останется ровной и прямой, толстые заготовки будут иметь незначительный скос (до 0,5°). Конусность при плазменной резке может доходить до 10°.

Способность сфокусированного излучения нагревать небольшую зону вокруг зоны реза уменьшает тепловую деформацию обрабатываемого материала. Плазменная резка вызывает термическую закалку металла вокруг реза, что требует дополнительную обработку для снятия напряжений и зачистку кромок от окалины.

Недостаток лазерной резки в ограниченной толщине обрабатываемых заготовок. Плазменная резка значительно более универсальна к обрабатываемым типоразмерам заготовок. Однако при обработке малых толщин преимущества лазерной резки в точности изготовления реза и скорости обработки доминируют в конкуренции с плазменной резкой.

Гибка, гравировка, сварка, порошковая покраска и сопутствующая обработка

Лазерная резка по своей сути является заготовительной операцией при производстве, например, корпусных деталей для механизмов. Заказчика интересует, прежде всего, готовое изделие, а не какой-то недоделанный полуфабрикат в виде раскроенной из листа заготовки. Поэтому создание производств, в составе которых, кроме лазерного оборудования с ЧПУ, находятся станки гибки с программным обеспечением, современное сварочное оборудование и камеры для нанесения покрытия, например, полимерного порошкового создают покупателю возможность приобретения готового изделия «под ключ».

Высокая точность резки обеспечивает заготовку для гибки без какой-либо дополнительной обработки. Совместное создание программ для лазерной резки и гибки позволяет повысить технологичность гибочных операции путем выполнения оптимального раскроя.

Технология использования сфокусированного луча применяется в гравировке некоторых изделий, например, ювелирных, где важна четкость и долговечность изображения. Процесс образования изображения на изделии происходит следующим образом — луч определенное (короткое) время воздействует на металл, нагревая его. Нагретый металл меняет свою структуру в связи с переходом в другое фазовое состояние, вследствие чего меняется цвет нагретой поверхности. Изображение получается на контрасте основной поверхности и обработанной лазерным лучом.

При изменении в технологии времени воздействия луча (увеличение его продолжительности) часть верхнего слоя испарится, что еще больше усилит контрастность изображения. Такая гравировка не истирается и прослужит долгое время.

Технологии резания металлов могут выполняться помимо лазерной другими способами. Особенности рубки металла на гильотине, резки на ленточнопильных станках, плазменной и гидроабразивной резок рассмотрены в статье по ссылке «Станки лазерной резки металла».

Виды материалов: черные и цветные металлы, сплавы и прочие

Физико-химические свойства различных материалов оказывают влияние на выбор типа установки и ее режимов работы. Так, например, нержавеющая сталь наиболее эффективно обрабатывается твердотельным волоконным лазером, для неметаллических материалов используют газолазерные установки. Подробная информация, каким образом можно раскроить установкой различные материалы в статье по ссылке «Лазерная резка алюминия, нержавейки, листового металла и изделий».

Типы установок, как работают, картинки: портативные, с ЧПУ и не только

Области применения лазерных установок не ограничиваются одним только раскроем листов металла, где используются в основном портальные лазерные станки с ЧПУ.

Технологии обработки нашли себе применение в малом и среднем предпринимательствах, в которых владельцы ограничены в производственных площадях. Здесь материалы обрабатываются на портативном лазерном оборудовании и станках, которые можно переносить на другое место работы.

Более подробно о типах лазерных установок в статье по ссылке «Станки лазерной резки металла».

ОКОФ

ОКОФ — общероссийский классификатор основных фондов, нормативный документ по которому определяются амортизационные группы. Правильное определение кода ОКОФ для основных средств — это гарантия сдачи налогового учета без замечаний от контролирующей налоговой организации.

Код ОКОФ для лазерной сварки и резки 14 2922796. По классификатору это оборудование относится к третьей амортизационной группе основных средств. Производитель обычно указывает срок гарантийного использования в паспорте станка.

Популярные марки и модели станков: TRUMPF и прочие

Оборудованием резки металла лучом занимаются все больше фирм как зарубежных, так и российских. Этому способствует стремительное развитие науки о физике твердого тела. Не сдают свои позиции фирмы, занимающие лидирующее положение на рынке лазерных технологий. Краткая информация о некоторых из них.

Компания «TRUMPF»(Германия) выпускает широкий ассортимент лазерного оборудования:

• станки 2D и 3D резки;
• труборезные станки;
• станки с комбинированной технологией вырубки и лазерной резки;
• станки для лазерной маркировки.

2D лазерный станок модели TruLaser Center 7030 обеспечивает полную автоматизацию 2-мерной резки лучом. Кроме собственно самой обработки, станок самостоятельно разрабатывает чертеж и сортирует детали. Это первая модель производителя, которая объединяет все составляющие лазерной резки на одном станке.

Станок для трехмерной резки модели TruLaser Cell 8030 может вырезать объемные детали аналогичные полученным методом горячего деформирования. На станке возможно изготовить некоторые каркасные детали кузова автомобиля.

Компания «WATTSAN» (Китай) — лидер лазерно-гравировального оборудования на российском рынке. Отличная сборка и постоянство характеристик в работе наряду с относительно невысокой ценой привлекают покупателей.

Для резки и гравировки неметаллических материалов домашнему мастеру стоит обратить внимание на настольный малогабаритный лазерный станок WATTSAN micro 0203. На рабочем столе станка габаритами 200 мм х 300 мм можно резать и гравировать пластмассу толщиной до 6 мм и дерево толщиной до 3 мм.

Видео

Где купить оснащение или заказать услугу

Компании, предлагающие приобрести оборудование для лазерной резки, собраны в отдельном разделе нашего сайта. Специалисты производителей и поставщиков предоставляют обширный выбор машин с разными техническими характеристиками. Оставить заявку на выполнение работ по обработке заготовок возможно, обратившись к сотрудникам компаний, которые представлены в разделе «Где заказать лазерную резку металла»