Лазерная резка металла: технология, преимущества, виды оборудования

До недавнего времени фрезерная обработка металла была самой популярной технологией, которая использовалась для раскроя фасонных и плоских поверхностей разных материалов: алюминия, нержавеющей, углеродистой, низколегированной стали и многих других. Но данный метод не лишен определенных недостатков – налипания стружки, необходимости в надежной фиксации заготовки, чтобы исключить вибрацию, быстрый износ режущего инструмента.

Для производства единичных деталей сложной конфигурации, выполнения проектов, требующих сложных допусков или штамповки, а также ограниченного напряжения и нагрева использовалась электроэрозионная резка металла. Это способ, который подходит для подготовки деталей из стали различных марок или композитных сплавов высокой прочности, которые сложно обрабатывать методом фрезерования из-за удаления стружки.

В настоящее время альтернативой этим методам стала лазерная резка – метод обработки металла с использованием лазерного луча.

Технология лазерной резки металла

Суть данной технологии – в процессе раскроя материала термическим способом. Рабочий привод станка генерирует сфокусированный луч лазера, который проникает через систему линз и, попадая на поверхность материала, нагревает ее настолько сильно, что она плавится и полностью испаряется по заданной траектории реза. Резку заданного размера и формы выполняет рабочая головка, которая двигается по ранее запрограммированным линиям.

Такая обработка получила большую популярность во всем мире. Метод раскроя материалов с использованием лазера широко используется как в деятельности крупных металлообрабатывающих предприятий, так и небольших фирм, занимающихся изготовлением различных деталей практически для любой сферы потребления.

В данной статье – информация о том, какие применяются типы лазеров, в чем их особенность и как выбрать под решение конкретных задач.

Факторы, которые влияют на качество резки

Можно выделить целый ряд параметров, от которых зависит качество резки металла:

• диаметр лазерного луча;
• мощность привода;
• обработка поверхности металла защитными составами;
• количество линз, их расположение;
• тип металла или сплава;
• толщина заготовки;
• предварительная подготовка поверхности – очистка металла от ржавчины и грязи.

Есть также факторы, от которых напрямую зависит производительность процесса и скорость обработки. Например, при использовании инертного газа производительность станка будет вдвое выше, чем при замене его обычным воздухом. Кроме того, важное значение для качества имеет режим получения среза.

Преимущества лазерной резки металла

Главная особенность лазерной резки – в применении современных станков с ЧПУ (числовым программным управлением). Чертежи будущей детали в цифровом виде загружают в компьютер, который управляет станком, обработка сырья происходит практически без участия человека. Благодаря исключению человеческого фактора из данного процесса сводятся к нулю ошибки возможный брак деталей.

Преимуществ лазерной резки достаточно много:

• высокая точность – до 0,1 мм;
• возможность обрабатывать материалы, подверженные деформации и хрупкие, это обусловлено тем, что в процессе нет механического контакта режущего инструмента с разрезаемой поверхностью;
• можно работать с металлами различной толщины: стальные детали могут иметь толщину от 0,2 до 30 мм, алюминиевые сплавы – от 0,2 до 20 мм, медные и латунные детали – от 0,2 до 15 мм;
• можно работать с заготовками разной конфигурации;
• края материала после резки максимально аккуратные, нет необходимости в дополнительной обработке;
• высокая скорость обработки;
• смена рабочего режима (современные установки можно быстро перестроить на другой режим работы);

благодаря компактному расположению заготовок на листе расход сырья более экономичный.

Станки для лазерной резки металла

В данной технологии используется два типа лазеров.

CO2 лазеры

Для их работы нужен вспомогательный газ. Как правило, применяют азот, гелий, аргон или воздухом. Эти станки несколько ограничены для использования при резке отражающих металлов. Благодаря сочетанию зеркал и стеклянных трубок, они достаточно хрупкие и требуют точного выравнивания для эффективной работы.

Волоконные лазеры

Это более современные станки. Их основная область использования – промышленные предприятия, на которых требуется раскрой тонких листов металла для производственных компонентов. Для менее масштабных задач (настольное использование) такое оборудование достаточно дорогое. Но при этом оно имеет ряд важных преимуществ, оправдывающих покупку такого лазера. Во-первых, они более энергоэффективны и удобны в работе, так как имеют меньшее количество движущихся частей.

Лазерный луч такого станка режет без использования вспомогательного газа, он генерируется из оптического волокна с добавлением редкоземельных элементов (таких как эрбий, иттербий или неодим), стабильный и легко фокусируется.

Для обработки листов латуни, меди, серебра, алюминия подходит именно твердотельная волоконная установку.

Сравнение волоконного и CO2 лазера

В волоконных лазерах луч меньше, он точнее, потребляет меньше электроэнергии и режет быстрее. Они также более простые в эксплуатации и дешевле в обслуживании в долгосрочной перспективе. Волоконные лазеры имеют ограничения по спектру обрабатываемых материалов. Но могут резать большинство металлов, главное – выбрать правильный импульс и количество энергии для разных сплавов.

CO2-лазер позволяет резать только металлы с низким коэффициентом отражения, например, сталь.

Металлические материалы для резки

Для обработки картона, акрила, дерева отлично подойдет СО2-станок. Эти материалы легко горят и поглощают свет. Мощные модели СО2 могут также резать металлы, например, сталь и нержавеющую сталь, меньше они подходят для раскроя меди и латуни, учитывая отражающие свойства этих металлов. Для меди и алюминия лучше использовать волоконные лазеры.

Устройство лазерного резака

Станки для лазерной резки представляют собой оборудование, которое включает:

• источник питания лазера;
• лазерный генератор;
• отражатель;
• лазерная режущая головка;
• водяной чиллер (если модель с водяным охлаждением);
• панель управления;
• система ЧПУ.

Для того, чтобы лазерные станки работали максимально эффективно, важно понимать, как они взаимодействуют с разными материалами. Правильный выбор соответствующего резака, мощности лазера к конкретным материалам напрямую влияет на производительность.

Обработка после лазерной резки

После резки металла используются различные виды обработки, которые позволяют придать материалу максимально чистый вид. Например, чтобы зачистить очень острые края реза, применяют специальный инструмент для шлифовки. Часто делают полировку, кислотное травление, покраску, гидропогружение и многое другое.

Гибка листового металла – один из способов обработки, который позволяющий превратить лист металла в трехмерную конструкцию без использования сварки и других видов швов и соединений. Этот метод позволяет изготавливать очень большой спектр продукции высокого качества для разных сфер использования: детали и заготовки для производства электроприборов, мебели, торгового оборудования (например, стеллажи, полки, ящики) и многих других сфер.

Группа компаний «Студия Квадрат» предлагает услуги лазерной резки металла в Москве (нержавеющую и другие виды стали, алюминия, меди, бронзы, титановых сплавов) и других материалов. Чтобы сделать заказ, узнать о требованиях к чертежам, обращайтесь к нашим менеджерам.