Принцип лазерной резки металла – Станок лазерной резки: виды, преимущества, устройство, эксплуатация

Принцип действия и основные типы лазерных станков с ЧПУ

Лазерным лучом (или просто «лазером») называется узконаправленное монохроматическое когерентное вынужденное излучение, инициируемое в активной среде под действием внешнего энергетического фактора (электрического, оптического, химического и пр.). Физически, явление основано на способности вещества излучать фотон определённой энергии (длины волны) при столкновении атома с другим когерентным («точной копией») фотоном без его поглощения. Образующиеся при этом «лишние» фотоны являются носителями лазерного луча.

Таким образом, принципиальная схема лазерного излучателя включает в себя:

• активную среду;
• источник внешней энергии;
• оптический усилитель (резонатор).

Упрощённо, генерацию лазерного луча можно описать так: источник энергии служит для «накачки» активной среды (например, рубинового кристалла) извне фотонами определённой энергии. Эти фотоны «вырывают» из атомов вещества активной среды своих «близнецов», но сами при этом не поглощаются. Оптический резонатор (в простейшем случае — два параллельных зеркала) дополнительно насыщает активную среду, заставляя фотоны-«близнецы» (с одинаковой энергией) многократно сталкиваться с атомами и поддерживать возникновение новых фотонов. Одно из зеркал резонатора обычно выполняется полупрозрачным оно и пропускает фотоны в направлении оптической оси в виде узконаправленного лазерного луча.

Конструктивное разнообразие лазеров довольно обширно. Чаще всего лазеры классифицируются по виду активной среды (твердотельные, газовые, полупроводниковые), по типу энергии накачки (с постоянной мощностью или импульсные), по размерам и мощности излучения, по назначению и т. д.

Технология лазерной обработки

Сфокусированный лазерный луч несёт в себе достаточную концентрацию энергии для проникновения в материал заготовки. Под действием луча материал в зоне обработки может расплавляться, испаряться, воспламеняться или иным образом изменять свою структуру, фактически исчезая. В этом случае процесс обработки напоминает механическое резание с той лишь разницей, что режущий инструмент заменён лучом, а отходы материала не отводятся в виде стружки, а «испаряются». При достаточной мощности (и/или небольшой толщине материала), лазерный луч способен осуществлять сквозную резку. При меньшей мощности — оставлять на поверхности чёткий след (узор гравировки).

Достоинством лазерной обработки является очень тонкий срез при малой «области вмешательства» в материал (в том числе с минимальной температурной нагрузкой и деформацией), благодаря чему обработка заготовки осуществляется с очень высоким качеством. Кроме того, лазер способен обрабатывать практически любые конструкционные материалы и заготовки различных форм и габаритных размеров (в том числе тончайшие или мягкие, не поддающиеся из-за этого обработке фрезой — например, бумагу, резину, полиэтилен и пр.).

Лазерно-гравировальные станки

Преимущества технологии лазерной обработки перед обработкой резанием привели к появлению лазерно-гравировальных станков. По принципу действия эти машины очень схожи с фрезерными станками с ЧПУ. Лазерный станок также имеет монолитный корпус, горизонтальный рабочий стол, размещённый над ним подвижный инструментальный портал с головкой лазерного излучателя (аналога шпинделя с фрезой). Движение портала (и соответственно, головки излучателя) обеспечивается шаговыми электродвигателями под воздействием управляющих импульсов, генерируемых системой ЧПУ (в соответствие с заложенной в память станка программой обработки). Процессор ЧПУ также управляет мощностью лазерного луча и обеспечивает функционирование прочих узлов станка.

Оптическая система станка состоит из лазерной трубки, отражающих зеркал и головки излучателя с фокусирующей линзой. Трубка имеет сложную «многослойную» конструкцию и заключает в себе активную среду (для современных станков — газовую смесь СО2, азота и гелия). При подаче внешнего напряжения (через повышающий трансформатор) в газовой среде инициируется лазерный луч. Система зеркал и фокусирующая линза головки излучателя направляет луч на поверхность материала. Движение головки излучателя над заготовкой позволяет вести обработку согласно заданному алгоритму по самым сложным (двух- или трёхмерным) траекториям. Для охлаждения лазерной трубки предусмотрена циркуляция жидкости (воды) в специальных магистралях под действием внешнего насоса.

Виды и особенности лазерных машин

Современные лазерные машины с ЧПУ успешно справляются с обработкой заготовок из практически любых материалов (дерева, металла, пластика, стекла, кожи, резины, бумаги, полиэтилена, камня и т. д.). Но, несмотря на значительную универсальность, каждая модель (или линейка моделей) имеет свою «специализацию».

Настольные лазерные граверы. Как правило, небольших размеров, не требуют установки в производственном помещении (подойдут для офиса или даже квартиры — если имеется такая потребность). Граверы оснащены хорошей оптической системой, однако её мощность сравнительно невелика. Тем не менее, гравер способен выполнять высококачественную гравировку (нанесение плоских и объёмных изображений на поверхность), а также сквозную резку заготовок небольшой толщины из большинства материалов (за исключением металлов) лишь незначительно уступая в производительности раскроя и резки «старшим» моделям лазерных станков.

Лазерно-гравировальные станки бывают как в настольном исполнении, так и в «напольном», и представлены очень большим разнообразием габаритов рабочих столов — от полуметра до полутора-двух и выше. Станки рассчитаны на установку в специальном помещении и предназначены для напряжённой работы в условиях производства. Каждый станок имеет монолитный корпус, обеспечивающий устойчивость конструкции и эффективно гасящий вибрации, возникающие при работе. Основным назначением таких моделей является лазерная резка и раскрой материалов (в том числе широкоформатных на большой скорости) и высококачественная гравировка поверхностей заготовок. Для повышения производительности и качества обработки, лазерные станки имеют специальные конструктивные решения. Например, параллельную установку двух лазерных трубок — для одновременной обработки двух заготовок, или размещение лазерной трубки на подвижном портале — для исключения потерь мощности луча при его рассеивании «на пути» к излучателю, и т. д.

Компактные лазерные маркеры предназначены для гравировки изображений высокого качества с большой скоростью. Маркеры способны наносить гравировку на объёмные изделия (украшения, брелоки, ручки и пр.), при этом даже мельчайшие детали узора получаются чётко различимыми, а сам рисунок отличается долговечностью. Это достигается благодаря особой (т. н. «двухосной») конструкции оптической системы маркера. Отдельные линзы имеют возможность взаимного перемещения, поэтому лазерный луч, генерируемый трубкой, формируется в двухмерной плоскости и направляется в любую точку обрабатываемой заготовки под нужным углом. При этом головка излучателя фокусирует луч не плоской линзой, а специальным объективом, поддерживающим стабильность лазера при любых условиях обработки.

Лазерные маркеры имеют сравнительно малую рабочую область, но, как правило, уже в базовой комплектации оснащены встроенным микрокомпьютером со всем необходимым для работы программным обеспечением. Благодаря этому достигается высокая мобильность станка — дополнительные внешние подключения (исключая электропитание) не требуются.

infolaser.ru

Статья: Принцип лазерной резки металла

Разделительные операции с различными металлами – основа всех процессов их последующей обработки. Каждая из технологий резки имеет свои области рационального применения. Например, резка пластическим сдвигом используется в крупносерийном и массовом производстве, газопламенная резка – при единичном и т.д. Во многих случаях единственным способом получения исходных заготовок считается лазерная резка.

Разделение металлов при помощи лазерного луча

В основу лазерной резки положен принцип концентрированного локального выделения значительной тепловой энергии, и её последующего воздействия на разделяемые поверхности металла. При этом не имеет значения, токопроводящим ли является материал заготовки или нет (эта особенность лазерного разрезания широко используется при лазерной обработке гранита, кварца, керамики и прочих материалов – изоляторов).

Необходимыми составляющими процесса лазерной резки являются:

• Оптический квантовый генератор как источник излучения (газоразрядная лампа).
• Собирающая линза, при помощи которой происходит фокусирование светового потока.
• Режущая головка.
• Источник вспомогательного газового потока, назначение которого обеспечить огнебезопасность зоны раздела и эвакуировать частицы металла, которые оказались под линией реза.
• Узел охлаждения лазерной головки.
• Механизмы для программированного перемещения инструментальной головки (или заготовки) в соответствии с направлением линии раздела металла.

Процесс особенно эффективен в случае разделения тонких материалов – плёнки, фольги – толщина которых не превышает 2…5 мм. Для заготовок большей толщины удельная энергоёмкость процесса становится весьма значительной, а, следовательно, и неконкурентоспособной с альтернативными технологиями резки металлов.

Установки лазерной резки различаются:

• По своей производительности (удельной тепловой мощности, которую способны ввести в зону разделения).
• По частоте возбуждения лазерного луча в единицу времени (скважности импульсов).
• По внешним условиям протекания лазерного разряда (в воздухе или в жидкости).
• По направлению подачи вспомогательного газа (чаще всего – аргона), ответственного за эвакуацию продуктов эрозии из зоны обработки.
• По способу управления процессом – полуавтоматический, автоматический, программный (ручные установки для лазерной резки используются в основном, для лабораторных целей).

Параметры лазерного разрезания металлов и сплавов

Выбор подходящей установки производится по следующим факторам:

• По энергии излучения генератора лазерного излучения.
• По величине фокусного расстояния системы управления лучом и по пределам его требуемого смещения.
• По длительности импульса.
• По количеству импульсов в единицу времени.
• По виду металла обрабатываемой заготовке (значение имеют его теплофизические параметры – теплопроводность и теплоёмкость, а механические – твёрдость и прочность – несущественны).

Гамма современных станков, предназначенных для лазерной резки довольно обширна. Например, в часовой промышленности используется оборудование малой энергоёмкости (не более 1 Дж), зато с повышенной точностью обработки и толщиной линии раздела, исчисляемой микронами. Наоборот, для резки заготовок металла с большими размерами энергия излучения достигает нескольких сотен джоулей.

Практически градация оборудования производится не по энергии излучения, а по величине напряжения накачки газоразрядной лампы. В свою очередь, это напряжение определяется ёмкостью конденсаторной батареи накопителя питающего блока, которые запасает энергию, а затем отдаёт её рабочему разрядному контуру.

Стабильность работы квантового генератора зависит от тепловых процессов, которые развиваются в процессе лазерной резки. Поэтому рабочий контур режущей головки нуждается в постоянном охлаждении: в противном случае оптические элементы головки быстро стареют, и КПД установки снижается. Прогрессивным вариантом является ведение процесса лазерного разделения металла под небольшим (до 10…15 мм) слоем жидкости, в качестве которой используют четырёххлористый углерод, а то и обычную воду.

Совокупность всех энергетических параметров лазерного луча – скважность, толщина, расстояние до обрабатываемого металла – определяет эффективность лазерной резки.

Последовательность процесса лазерной резки

Вначале заготовку, подлежащую разделению, позиционируют на столе, и при помощи программы ЧПУ устанавливают траекторию перемещения инструментальной головки.

Далее включают блок накачки контура квантового генератора, и производят накопление энергии. Фокусируют лазерный луч (диаметр пятна обычно не превышает 0,5…0,8 мм, в зависимости от разрезаемого металла, при точности фокусировки ±0,005…0,1 мм).

Непосредственно перед началом процесса резки в зону разделения подают струю инертного газа. Осуществляют подачу инструментальной головки к поверхности заготовки на требующийся зазор.

При обычной продолжительности импульса от 0,1·10^-3 до (8…10)·10^-3с начинается процесс размерного испарения металла, с последующим выдуванием микрочастиц при помощи аргонной струи. Длительность фазы импульса подбирается такой, чтобы исключить возможное проплавление металла, которое сопровождается резким ухудшением качества поверхности раздела.

Ведение процесса лазерной резки под слоем рабочей жидкости обеспечивает лучшее охлаждение торцов разрезаемого металла, которые весьма сильно нагреваются, особенно, если частота следования импульсов высока.

Выбор оптимального режима резки (прежде всего, производительности и качества) зависит от металла. Например, по мере снижения производительности металлы и сплавы можно расположить в следующий ряд: медь и её сплавы→алюминий и его сплавы→нержавеющие стали→углеродистые стали→тугоплавкие металлы. В отношении роста шероховатости торцов на линии реза зависимость несколько иная: тугоплавкие металлы→медь и её сплавы→алюминий и его сплавы→нержавеющая сталь→углеродистая сталь. Из этого следует, что применение принципа лазерной резки к тугоплавким металлам и сплавам нецелесообразно.

Преимущества и недостатки лазерной резки

Лазерная резка пригодна для разделения любых плотных материалов, как кристаллических, так и аморфных (например, пластмассы). При этом со стороны лазерного луча не прикладываются никакие механические усилия, которые могли бы вызвать хрупкое раскалывание материала под воздействием значительного перепада температур.

Поскольку лазерный луч проходит сквозь любую прозрачную среду, то обработку металлических изделий можно вести изолированно, например, в ёмкостях. Лучу доступны любые поверхности, к которым невозможно подвести иной разделительный инструмент. Тепловая энергия лазера может быть легко сконцентрирована в очень малых объёмах, при этом не требуется каких-либо направляющих приспособлений и узлов.

Лазерный принцип резки обеспечивает очень высокую производительность, поскольку одновременно с разделением металла можно проводить и контроль качества поверхности раздела. Работают такие установки тихо, и обеспечивают высокую стерильность производства.

К недостаткам процесса относятся невозможность разрезания заготовок большой толщины, а также повышенную энергоёмкость установок. 

glavten.ru

Установка лазерной резки металла. Что это и принципы ее работы

Главная > Статьи > Установка лазерной резки металла. Что это и принципы ее работы

Суббота, 5 Сентябрь, 2015

Человек за время своего разумного существования накопил огромное число способов обработки металлов. Одним из самых современных является лазерная резка, имеющая много преимуществ перед классическими способами.

В детстве почти все пробовали сфокусировать лупой солнечные лучи на деревянном предмете так, чтобы получилась яркая точка, нагревающая его так, что он начинал дымиться и гореть. Лазерный луч является таким же нагревающим лучом, но гораздо более высокой мощности. Когда такой луч попадает на поверхность металла, он нагревается до такой степени, что начинает плавиться и испаряться. При этом та часть поверхности, на которую не попадает луч, не нагревается и остается неповрежденной. Этот метод позволяет получать очень узкий разрез с исключительно ровным краем, причем качество обработки не зависит ни от толщины, ни от марки металла.

Испарение расплавленного металла требует больших затрат энергии и применяется лишь для относительно тонкого слоя металла. Чаще всего резка производится расплавлением, а для повышения толщины обрабатываемого материала и увеличения скорости разки дополнительно используется газ, по давлением подаваемый в зону резки для выноса расплавленного металла. В качестве такого газа чаще всего используют воздух, азот или кислород. Если в качестве такого газа применяется воздух или кислород, то это позволяет дополнительно сжигать расплавленный металл, уменьшая количество отходов.

Лазерная резка имеет важное преимущество перед другими традиционными способами обработки — это полное отсутствие какого-либо механического воздействия на заготовку, большая скорость резки, небольшие деформации металла и высокая точность, позволяющая изготавливать даже сложнейшие детали с наименьшими дефектами.

Современные установки лазерной резки могут динамически в процессе работы фокусировать лазерный луч на различной высоте и необходимом месте и работать не только с плоскими, но и с объемными деталями.

Большим спросом пользуется лазерная резка труб, позволяющая получать очень гладкие и точные края среза практически без деформации, что дает возможность легко впоследствии соединять трубопроводы с наименьшими потерями прочности на стыках. Сварочный шов на таких трубах независимо от способа сварки получается более прочным.

Установки лазерной резки металла год от года становятся все более доступными и сейчас даже небольшие фирмы могут их приобрести и использовать для работы. Современные установки могут очень точно настраивать мощность и глубину проникновения лазерного луча в материал, дают возможность не только разрезать металл, но и выполнять на нем различные гравировки.

Оборудование лазерной резки может применяться не только для изготовления деталей в промышленных целях, но и для воплощения в материале художественных замыслов, например фигурных декоративных деталей интерьера. В результате получаются изделия, которые раньше вообще было невозможно изготовить, либо они получались очень дорогими и сложными.

Лазерный луч дает возможность гравировать и резать практически любые материалы, от самых сверхпрочных до очень хрупких. На практике чаще всего производится обработка заготовок из стали, меди или алюминия и их сплавов:

• Сталь толщиной 0,2 — 20 мм
• Нержавеющая сталь толщиной 0,2 — 50 мм
• Алюминиевые сплавы толщиной 0,2 — 20 мм
• Латунь толщиной 0,2 — 12 мм
• Медь толщиной 0,2 — 15 мм

Для получения наибольшей эффективности работы применяются установки лазерной резки металла с числовым программным управлением. Они значительно увеличивают точность работы и ее производительность, сокращая при этом трудозатраты. Компьютерное оборудование позволяет сделать большой скачок в темпах работ, из-за чего лазерная резка металла дает возможность в кратчайшие сроки выполнять сложнейшие работы с металлом.

Оборудование для резки металла лазером характеризуются следующими параметрами:

• мощность лазерного луча;
• скорость резания;
• давление газа;
• размер лазерного луча и др.

Значения этих параметров оказывают влияние на качество резки, глубину и ширину реза, размер зоны нагрева и другие характеристики.

mk-madis.ru

Техника и технологии : ВладТайм

 

До изобретения полноценного промышленного лазера резать металл «светом» было из области научной фантастики. Но с разработкой и массовым выпуском изделий различной мощности, лазерный раскрой считается одним из самых точных способов получения металлических заготовок и деталей, преимущественно листовой формы.

Принцип работы этого способа обработки металла – «концентрация» светового луча через систему различных оптических призм и зеркал. Он собирается в «линию» и воздействует на обрабатываемую поверхность посредством высокой температуры.

Световой поток луча условно делится на импульсную или непрерывную модуляцию. Тип и мощность установки зависит от того, насколько лазер способен к возбуждению и отдаче свободных квантов. За первичное накопление отвечает источник света: мощные лампы, химические реакции, воздействие электричества и т.д., которые дают нужный поток. Последний усиливается системой каскадов – обычно это различные зеркала, выстроенные в определённой последовательности. Для того чтобы система работала корректно, важно постоянное сохранение направления луча и его фокусировка.

Лазеры и мировое станкостроительство

Ведущие мировые производители оборудования для работы с металлом держат руку на пульсе и предлагают промышленным предприятиям и частным лицам широкий модельный ряд своих изделий: от сверхтяжелых до сверхкомпактных, помещающихся в гараже или небольшом цеху. Двух и трёх – координатные кроильные станки успешно заменяют обычные энергоёмкие, низкоточные и малопроизводительные «фрезеры» и механические резаки. Основной критерий выбора станка – максимальная толщина и марка металла, с которой он может работать. От этого же зависит его мощность и энергопотребление.

Последнее поколение сверхточных прецизионных ЧПУ-станков позволяют получать детали с точностью до 0,005 мм. Рабочая поверхность обрабатываемой детали может достигать свыше 10м². Но главное – для работы на таком станке не нужен дорогой высококвалифицированный специалист. Фактически, человеку достаточно только вставить и зафиксировать деталь, выбрать нужную программу и нажать на кнопку. Всё остальное сделает машина. Человеческий фактор сведён к минимуму.

Принцип лазерной резки металла или как это работает

Для двухмерных деталей длина, ширина, тип и толщина металла задаются в специальный блок, управляющий лазером и рабочим столом, на который крепится деталь. Программа сама откалибрует фокус и установит оптимальное расстояние от резака до заготовки для максимально эффективного и быстрого раскроя. Теплообменник контролирует температуру, выдавая оператору цифры степени нагрева и общего состояния оборудования.

Большинство моделей станков лазерного раскроя оснащены специальными патрубками с клапанами, через которые можно подключать газобаллонную аппаратуру, когда по тех. процессу необходима подача вспомогательных газов. А встроенная система дымоулавливания оптимизирует ваши расходы на специальную вентиляцию – ведь включается она только в момент обработки детали. Сама рабочая область отгорожена от оператора и персонала специальным защитным кожухом.

Лазерный раскрой листового металла на таких станках превращается в несложный и абсолютно рутинный трёхэтапный процесс:

– задать нужные параметры: вручную или выбором из списка;

– вставить заготовку и нажать на кнопку;

– получить на выходе готовую деталь;

Уровень точности и производительности прямо пропорционален параметрам установленного комплекса и специалисту, который пишет для него программный код. Лазерная резка – один из элементов автоматизации производства, призванного переложить весь тяжёлый труд на машину, освободив от него человека.

Художественная лазерная резка металла

Раскрой металлического листа с помощью установки соответствующей мощности под управлением ЧПУ – на сегодня это один из самых быстрых и распространённых способов создания металлических элементов декора и украшений, в т.ч. вывесок, стендов, рекламных композиций стилизированных под старину и т.д.

До широкого распространения «лазера», их получали методом горячей ковки, что прямо влияло на цену. Позволить себе декоративные элементы, произведённые по такой технологии, мало кто мог себе позволить. «Станок» в разы снизил себестоимость этих продуктов, существенно потеснив «горн и молот». Оформление беседок, оград, ворот и т.д. благодаря ему могут позволить себе гораздо большее количество людей.

С помощью художественной резки чёрный и цветной металл обретает изящные и благородные черты. Уличная мебель, мангалы, флюгеры и прочая инфраструктура, улучшенная таким образом, помимо своих основных функций, ещё долго будет радовать глаз.

Аргументы в пользу декоративной лазерной резки металла:

– точная работа с тонким металлом, без деформаций последнего;

– минимальное время на подготовку и изготовление;

– широкий выбор «ажурности» с тонкими элементами;

– «в работу – сразу из-под резца». Отсутствие воздействия иного металла, срезы получаются точно по контуру.

Станок ЧПУ позволяет делать различные детали и элементы из тонкого листа практически одинаковыми. Конечно, минимальная разница есть – если измерять специальными дорогостоящими приборами. Но человеческий глаз их отличить не в состоянии. Даже у самого квалифицированного и искусного мастера никто не отнимет «человеческого фактора». А машина этого лишена 100%.

Основные моменты и особенности работы лазерного раскройного станка

Чтобы получить максимально чёткий контур на будущем рисунке, скорость резца должна быть постоянной. Задержка даже на долю секунды – и элемент получится «размытым», потеряет нужную чёткость. Поэтому для создания многоэлементных, больших по площади и сложных компонентов с повышенным количеством мелких деталей (особенно, если они расположены близко друг к другу), используются только автоматические ЧПУ – станки. Их особенность – работа по раскрою идёт одновременно в нескольких местах, преимущественно, противоположных. Это делается во избежание деформации от высокой температуры. Металлу нужно некоторое время, чтобы остыть.

Художественная резка технологически мало чем отличается от резки промышленной. Принципы раскроя листа металла одинаковы для всех. Созданная дизайнером модель переводится с графического в векторный формат, сохранённый файл загружают в компьютер станка, а остальное – труд машины. Задача оператора только контролировать весь процесс.

Компания «Антекс-Лазер» предлагает услуги промышленной и декоративной обработки металла на лазерных станках с ЧПУ. Все технические моменты оговариваются заранее и индивидуально, в зависимости от сложности проекта, толщины и типа металла, а также срочности и т.д. После этого озвучивается сумма, которая будет согласовываться с заказчиком. Высокое качество – за разумные деньги!

Георгий Максимов

Поделиться:

www.vladtime.ru

Новости: Ключевые принципы и преимущества лазерной резки металла – Эксперт

Наряду с удобством и простотой, данный вид резки характеризуется невысокой стоимостью, подробнее по ссылке www.neolaser.ru/service.

Неоспоримым преимуществом лазерной резки перед прочими видами является наличие возможности осуществления работ повышенной сложности, а также отсутствие непосредственного механического контакта и негативного влияния на металл. Быстрота и точность при вырезании миниатюрных элементов – еще два аргумента в пользу резки данного типа.

Благодаря возможности регулировки мощности лазерного луча установка может быть адаптирована под работу с конкретным изделием для получения максимально ровной и гладкой кромки, которая не будет нуждаться ни в какой последующей обработке.

Размер лазерной головки составляет приблизительно миллиметр, благодаря чему точность осуществляемой резки оказывается на высочайшем уровне, а подвергаемые обработке детали гарантированно будут отвечать требуемым параметрам.

Еще одной положительной особенностью резки данного типа является возможность выполнять работы с мягкими и легко подвергаемыми деформации материалами. Также следует принять во внимание изменения мощности лазера с целью повышения либо, при необходимости, наоборот, снижения производительности.

Основной принцип, в соответствии с которым производится лазерная резка

При выполнении подобных работ выпускаемый лазером луч концентрируется на подвергаемой обработке поверхности, вследствие  чего происходит резкое повышение температуры металла с последующим его расплавлением и испарением.

Применяется два подвида лазерных установок: твердые и газовые. Последние, функционирующие на углекислом газе, пользуются большим спросом и популярностью. Также имеются и другие разновидности лазеров, однако в силу своей дороговизны или невысокой мощности они не находят применения при обработке.

Особенно активно лазерную резку задействуют при необходимости точной обработки твердых либо чересчур хрупких фасонных изделий, а также имеющих высокую сложность штучных деталей.

Лазерная установка функционирует под управлением компьютера станка, отсылающего сигналы для перемещения головки по поверхности подвергаемой обработке детали. Данная компоновка именуется «координатным столом».

expert.ru

метод резки, технические характеристики, физические возможности

Автор perminoviv На чтение 4 мин. Опубликовано 16.02.2018

Лазерная резка – наиболее оптимальный и технологичный способ обработки различных видов металла. Этот способ обработки металла активно применяется в промышленном производстве и составляет более 35 % всего использования лазера. Лазерная резка имеет ряд конкурентов: механическое резание с использованием полотен, абразивов и фрез, газокислородная и плазменная резка. Однако, по сравнению с традиционными методами резки, использование лазера при обработке тонколистового металла, имеет ряд неоспоримых преимуществ, таких как: простота, скорость резки и качество поверхности реза.

Хотя современное оборудование лазерной резки имеет ряд преимуществ, но оно также имеет ряд ограничений для дальнейшего увеличения скорости обработки. Учет деформации тонколистового проката, что возникает при нахождении его в рулоне без дальнейшей правки, а также температурные изменения в материале во время интенсивного нагрев места реза являются одними из таких ограничений.

Чрезвычайно важным является соблюдение стабильной фокусного расстояния относительно листа, раскраивать, особенно на высоких скоростях и ускорениях перемещения режущей головки лазера.

С целью увеличения точности обработки, наращиванием темпов производства применяют лазерную резку.

Применение лазерной резки металла можно назвать самым высокотехнологичным и современным способом обработки металла. Сфокусированное лазерное излучение, которое обеспечивает высокую концентрацию энергии в одной точке, дает возможность разрезать почти все металлы и сплавы, независимо от их тепловых и физических свойств.

Технология лазерной резки металла

Раскрой металла происходит за счет сквозного прожига листа металла точно сфокусированным лазером. При этом степень термического воздействия на окружающую поверхность минимальна, никаких существенных изменений в структуре металла не происходит. Лазерная резка металла происходит на специальных станках которые предназначены для лазерной резки. Управление лазером осуществляется с помощью вычислительной техники. Передовые станки позволяют производить резку с точностью до сотых долов миллиметра. Современные лазерные установки способны излучать лазерный луч для резки металла толщиной 45 мм (резка сжатым кислородом) и 50 мм (резка азотом). Лазерная режущая головка с помощью ЧПУ и новейших поводов способна развивать осевое ускорение до 30 м/с2 и развивать скорость позиционирования до 10 м/с, что обеспечивает максимальную производительность за счет уменьшения времени холостого хода.

Лазерная резка основано на действии когерентного луча монохроматического света, излучаемого лазером. Лазеры позволяют получать фокальное пятно, диаметр которого составляет 0,1 мм, и, как следствие, мощность излучения в фокусе до 5 МВт/см2, благодаря этому процесс происходит при большой скорости и толщина шва и зона термического влияния невелики. Толщина металла, режется не должна превышать 20…25 мм. Преимуществами способа является экономичность, возможность получения деталей разнообразных форм с точностью 0,05 мм без неровных поверхностей резания, автоматизация и роботизация процесса.

При создании изделий методом лазерной резки луч фокусируется на заданной стенке и прожигает требуемое отверстие. Отличная управляемость процесса прожига также увеличивает точность отверстий.

Лазерная резка металла применение

Резка по металлу лазером одним из наиболее эффективных методов резки металлов и сплавов. Особенностью этого процесса является то, что характерное время перестройки кристаллической структуры в металлах и сплавах в условиях лазерной обработки становится равным времени нагрева и охлаждения. Основными преимуществами этого процесса являются:

• отсутствие остаточных деформаций;
• возможность формирование в чугунах стали структур, имеющих высокую износостойкость и твердость;
• возможность управления геометрическими размерами упрочненных слоев.

С физической точки зрения процесс резка приповерхностного слоя металлов и сплавов сводится к получению структур, затрудняющих протекание процессов пластической деформации, то есть к созданию препятствий движению дислокаций.

На сегодняшний день выполнено большое количество теоретических и экспериментальных исследований, посвященных изучению физико-химических процессов, протекающих в материалах при воздействии лазерного излучения. Доказано и научно обоснованно, одними из основных факторов, которые существенно влияют на тепловое состояние материала во время обработки лазерным лучом, распределение мощности пучка на обрабатываемой поверхности, размеры и форма его сечения. Удачный выбор этих характеристик позволяет более эффективно использовать энергию излучения и значительно расширить технологические возможности лазерной обработки.

Лазерная резка позволяет изготавливать минимальные партии деталей или даже единичные образцы без траты значительных средств. Большая плотность мощности лазерного излучения создает высокую производительность процесса в сочетании с отличным качеством разрезаемых деталей. Несложное и сравнительно легкое управление лазерным лучом дает возможность делать резку по усложненному контуру плоских и объемных изделий и заготовок с большой степенью автоматизации процесса. Как осуществляется лазерная резка металла можно посмотреть по фото.

В отличие от электронно-лучевого метода, лазерная обработка выполняется вне вакуумной камерой. Устройство состоит из блока питания и лазерной головки. Число импульсов за минуту регулируется в пределах 0,25-12. В наше время лазерная обработка широко применяется при сверлении твердых материалов (алмазов, вольфрама, коррозионно стойких сталей).

solidiron.ru

Что такое лазерная резка и на каком оборудовании ее выполняют?

Металлы и сплавы вот уже несколько сотен лет является основными конструкционными элементами во всех без исключения сферах человеческой деятельности.

Данная группа материалов отличается высокими прочностными характеристиками, что придает созданному на их основе оборудованию неоспоримые преимущества.

Но все плюсы в процессе изготовления тут же превращаются в дополнительные трудности: как же из листа-заготовки сформировать деталь со сложной конфигурацией, не затрачивая при этом огромных усилий и времени?

Одним из самых современных и эффективных на сегодняшний день методов раскроя металла и других материалов является лазерная резка.

Данная технология обладает очень широкими возможностями применения, от использования в заготовительном производстве, до изготовления художественной продукции.

Принцип действия

Основой функционирования данной технологии является лазер. Он представляет собой аппарат, преобразующий энергию различных видов в концентрированный поток электромагнитного излучения.

Рабочей средой лазеров, используемых для резки, может являться как твердый и кристалл, так и газ (в основном CO₂).

С помощью так называемого процесса «накачки» (сообщение энергии рабочей среде лазера посредством электрического разряда, либо светового излучения) производится инициирование лазерного потока, который, проходя через специальную оптическую систему зеркал резонатора, усиливается до необходимого уровня и, с помощью линз, фокусируется в узконаправленный пучок света.

Диаметр монохроматического пучка очень мал и составляет в различных устройствах от 0,1 до нескольких миллиметров.

Оборудование и технологии лазерной резки

Оборудование для резки представляет собой программно-управляемый станок с подвижным или неподвижным рабочим столом и лазерной головкой.

Конфигурация детали создается с помощью программных комплексов, а процесс резки происходит в автоматическом режиме.

В зависимости от разрезаемого материала, в системе применяются несколько различных технологий:

• Плавление и продув – наиболее распространенная технология. Здесь лазер используется для нагрева материала до температуры плавления, а струя газа под высоким давлением удаляет расплавленную массу. Это увеличивает эффективность резки при сохранении сравнительно небольшой мощности лазерной установки. Метод применяется для резки металла
• Выпаривание – узконаправленный пучок излучения нагревает материал в месте обработки и испаряет его. Технология используется для резки пластика и других, сравнительно мягких материалов, а также тонколистовой стали.
• Реактивная резка – лазер при данной технологии выполняет функцию поджигающего устройства для кислородной струи. Как и предыдущий метод, реактивная резка пригодна для пластиков и тонких листов металла.

Смотрите также:

Технологии лазерной резки позволяют с высокой точностью и скоростью создать деталь требуемой конфигурации в любых тиражах без применения форм и матриц и использования рабочей силы и специфического оборудования.

Также смотрите видео ролик с объяснением принципов процесса лазерной резки металла.

По материалам: http://rassv.com/lazernaya-rezka

euroelectrica.ru