Лазерная резка труб. Особенности технологии и производства

Существует множество способов обработки и резки металла. Один из самых эффективных, удобных, современных методов — технология лазерной резки труб.

Лазерная резка труб выполняется на специальном станке: лазер перемещается по определенной траектории, выполняет ровный и тонкий срез. При этом в область реза подается очищающий и охлаждающий кромку газ. Если вы хотите обеспечить максимальную точность реза трубы или какого-нибудь другого изделия, лазерная технология — то, что нужно.

Преимущества и недостатки лазерной резки труб

Лазерная резка металла открывает перед заказчиками большое количество возможностей и перспектив. Отдавая предпочтение этому варианту обработки металлических заготовок, вы можете рассчитывать на широкий спектр преимуществ своего выбора:

• возможность резки фигурных, сложных контуров, без необходимости контактирования с заготовкой. Бесконтактный метод обработки позволяет обойтись без давления на материал в течение всего процесса резки, поэтому риски разрушения или деформации внешней поверхности трубы отсутствуют;
• создание разнообразных отверстий и пазов с помощью лазера, что позволяет запустить автоматизированный процесс с максимальной пропускной способностью;
• формирование разъемных и шаровых соединений высокой точности;
• отсутствие термических деформаций за счет минимальной зоны термического воздействия;
• возможность работы со сложными трубами. Например, если есть перфорация, обрезка, подрезка, лазерный метод будет предпочтительнее, так как только он способен обеспечить максимальное качество обработки материала;
• возможность выполняет повторяемые разрезы с максимальной точностью, в том числе, сложные;
• минимальные потери материала. При лазерной резке удается сократить потери материала на 15-30%;
• возможность в кратчайшие сроки обрабатывать большое число трубных заготовок;
• работа с любыми металлами, начиная от алюминия, заканчивая сталью. Также с помощью лазерного луча можно резать металлические материалы — которые не дымят и не склонны к легкому воспламенению;
• возможность отрегулировать положение и температуру резки, за счет чего создаются все условия для интеллектуального производства, автоматизации процесса;
• высокая эффективность. По сравнению с традиционными способами обработки металлов, эффективность лазерной резки увеличивается в 8-20 раз в зависимости от типа используемого оборудования, от опытности оператора и некоторых других факторов;
• минимальный шум при лазерной резке и практически отсутствующее воздействие на окружающую среду.

Кроме преимуществ технология лазерной резки имеет определенные недостатки — это нужно учитывать при выборе метода обработки металла. К счастью, недостатков немного:

• некоторые ограничения по выбору неметаллических материалов. Оборудование для лазерной резки труб не стоит использовать при работе с ПВХ, ацеталем и другими дымящимися и легковоспламеняющимися материалами;
• работа с любыми типами станков для лазерной резки труб требует от оператора определенных знаний, навыков, опыта работы;
• высокое энергопотребление. Оборудование для лазерной резки потребует много энергии, фактически это самый энергозатратный вариант среди существующих сегодня;
• с помощью лазера сложно разрезать толстый материал. Обычно выбирают материал меньше 2,5 см в толщину.

Лазерное оборудование: эксплуатационные возможности

Чтобы понять, как использовать станок для лазерной резки труб, нужно понять, какие задачи можно выполнить с помощью оборудования. Идеально для раскроя подходят профильные прямоугольные, квадратные и круглые трубы, удовлетворяющие следующим условиям:

• выполненные из алюминия, черного или нержавеющего металла;
• максимальный диаметр для труб круглого сечения — 154 мм. Профильные прямоугольные трубы не должны быть более 154 мм по углу. Производственный стандарт длины — 6м";
• максимально возможная длина готового элемента — 3 м;
• скорость резки зависит от диаметра трубопровода и его элементов, как правило, это до 8 м в час.

Станок для лазерной резки: устройство, принцип работы

Лазерная резка профильных труб выполняется на станках, которые состоят из:

• системы управления;
• лазерного излучателя, обеспечивающего установку энергией;
• режущей головки;
• зажимного патрона для труб, который удерживает заготовку в неподвижном положении, позволяя обеспечить рез высокой точности.

Как работает лазерное оборудование для резки металла?

Процесс состоит из нескольких этапов, и на каждом этапе есть свои нюансы, которые нужно принимать во внимание, чтобы результат получился таким, каким нужно:

1. На первом этапе необходимо поднять на загрузочный стеллаж трубы, разместить их, упаковать и снять. Далее каждую трубу по очереди размещают на автоматическом транспортировочном механизме.
2. Трубы через транспортировочную платформу подаются на механизм подачи в автоматическом режиме. Именно этот механизм подачи перенаправляет трубу из зоны ожидания по сигналу. На место трубы, которая ушла в работу сразу помещается следующая труба — такой подход обеспечивает непрерывность работы и позволяет оптимизировать время резки.
3. За положение трубы на станке отвечает система калибровки и позиционирования. Именно благодаря этой системы трубы принимают оптимальное положение, не выводятся за пределы подающего механизма.
4. Подающая система по сигналу направляет трубу на стеллаж подъемного типа. После получения соответствующего сигнала подающий механизм возвращается в исходную точку. Захватное поворотное устройство трубу перемещает, заживает, направляет к поворотному столбу.
5. Автоматическая система приема материала поднимается от касательной вращения трубы на 15 мм. Когда труба отрезается, заготовка захватывается — это необходимо, чтобы не допустить слишком большого зазора точки реза, либо риска деформации трубы из-за слишком большого веса.
6. После того, как резка выполнена система приема материала опускается в начальное положение, приемный ящик наклоняется, чтобы отрезанная заготовка упала в ковш для сбора материала. При этом механизм подачи уже готов к работе еще до того, как резка предыдущей трубы выполнена — следующая труба уже отправляется в систему, что обеспечивает быстроту и непрерывность проведения технологических операций.

Основные технологии лазерной резки труб

В зависимости от принципа работы станка для лазерной резки труб выделяют различные технологии — каждая из них имеет свою специфику, свои особенности. Рассмотрим основные.

1. Система направления света и его фокусировки. В лазерном оборудовании задача системы подачи света — направить луч из лазерного излучателя по фокусирующему пути к режущей головке. Для получения высококачественного реза необходимо использовать малый диаметр луча и максимальную мощность фокусного пятна. Режущая головка лазерного станка дополнена фокусирующей линзой, благодаря которой удается сформировать небольшое сфокусированное пятно для выполнения высококачественной резки.
2. Управление траекторией режущей головки станка. Труба — это криволинейная пространственная поверхность с относительно сложной формой. Поэтому обычные методы программирования и обработки трубы обычно сопровождаются определенными сложностями. Поэтому важно выбрать оптимальную траекторию обработки, правильную точку отсчета, учитывая требования процесса. Стоит использовать систему числового ПУ для того, чтобы зарегистрировать условия подачи оси, координат точки отсчета, записать координаты процесса обработки, создать программу обработки.
3. Автоматическое управление фокусом лазерной резки. Чтобы обеспечить высокое качество реза, необходимо сохранять фокус на вертикальном направлении заготовки, для чего используются автоматические измерительные и управляющие устройства. Оптимальный вариант — интегрировать положение лазерного фокуса и прямой оси X-Y-Z системы лазерной обработки: при такой технологии движение лазерной головки будет более гибким и легким, при этом будет отлично прослеживаться положение фокуса, и это позволит избегать столкновения режущей головки с различными объектами при работе, с режущей трубой.

От чего зависит качество лазерной резки

Лазерная резка металла сегодня одна из наиболее востребованных технологий, когда речь идет о формировании трубопроводов. Трубы, которые удается обрабатывать с помощью лазерной резки, становятся все более разнообразными. Соответственно, процесс лазерной резки становится также все более многокомпонентным, сложным. Чтобы обеспечить высокое качество резки, необходимо учитывать огромное количество параметров:

• мощность лазера. В теории от мощности лазера напрямую зависит скорость резки. Но нужно учитывать особенности обрабатываемого материала, и здесь максимальная мощность уместна далеко не всегда. Увеличивая мощность, мы меняем режим работы лазера, что отражается на фокусе светового луча. Поэтому необходимо находить золотую середину по мощности, чтобы и скорость резки не замедлять, и качеством реза не жертвовать;
• скорость резки. При низкой скорости резки поверхность трубы будет сильно нагреваться, область термического воздействия расширяется, в результате разрез станет более широким, потери материала увеличатся. Более того, поверхность обработки может подвергнуться воздействию вытекающего горячего расплава, что приведет к возникновению эффекта шероховатости. Если же скорость резки увеличить, средняя ширина реза уменьшится — и чем более узкую трубу мы будем резать, тем более заметным будет этот эффект. При увеличении скорости резки можно сократить время воздействия лазера, температура обрабатываемой поверхности понижается, ширина щели уменьшается. Однако при слишком высокой скорости резки есть риск, что труба не будет прорезана, это негативно повлияет на качество резки;
• давление и тип вспомогательного газа. Как вспомогательный газ можно применять азот или например, сжатый воздух — такой вариант подходит для резки неметаллических материалов и некоторых металлических. В большинстве же случаев при работе с металлическими трубами в качестве вспомогательного газа лучше использовать кислород или другой активный газ. Что касается давления вспомогательного газа, то при работе с тонкими трубами на относительно высокой скорости стоит увеличить давление вспомогательного газа, чтобы не допустить попадания в разрез прилипшего шлака. Если же скорость резки невысокая или толщина трубы большая, давление уменьшается, чтобы исключить риск недорезания трубы.

Кому доверить лазерную резку трубы

Как видно, лазерная резка трубы — процесс сложный, требующий от исполнителей большого мастерства, поэтому доверять его нужно только профессионалам. Например, специалистам компании «Студия Квадрат». Мы выполняем большой спектр работ по обработке материалов — это не только лазерная резка, но и например, гибка труб из нержавейки или сварка аргоном профильных труб. Вне зависимости от того, какую задачу вы доверите нам, можете быть уверены — мы выполним все быстро, качественно, недорого. Ждем ваших обращений!