Технология лазерной резки металла

Лазерная резка (Laser Beam Cutting) представляет собой нагрев и дальнейшее разрушение металла в участках реза с помощью лазера.

Суть резки металла лазером

Лазерная резка металла производится лазерным лучом, получаемым посредством специального оборудования. Благодаря особым свойствам такого луча, его можно фиксировать на небольшой металлической пластине и извлекать энергию с повышенной плотностью. За счёт этого любой металл начинает интенсивно разрушаться.

Для более точного понимания эффекта лазерного луча следует подробно разобрать его свойства:

• такой луч монохроматичен, то есть выпускает волны одинаковой частоты и длины, а потому без проблем фокусируется на металлической поверхности с помощью простых оптических линз;
• имеет высокое направление и малый угол расхождения, за счёт чего можно добиться предельно точной фокусировки;
• обладает когерентностью — свойством, обеспечивающим согласованность волновых процессов и увеличение общей мощности воздействия на материал.

Луч лазера быстро нагревает и плавит металлическую поверхность. Степень теплопроводности материала также оказывает влияние на скорость его разрушения. Температура в участках излучения повышается до отметки кипения, запуская процесс испарения материала.

Резку металлических листов лазером можно осуществить двумя методами — плавлением и испарением. Раскрой металла способом испарения предполагает существенные энергозатраты и обычно применяется для деталей с тонкими стенками. Лазерная резка посредством плавления применяется гораздо чаще, что объясняется её производительностью и сниженными энергозатратами.

При плавлении нередко дополнительно применяется газ, который направляют в зону реза специализированными приборами. Это позволяет раскраивать металлические листы большой толщины на станках с относительно малой мощностью.

Применение кислорода в процессе лазерной разки металла способствует одновременному выполнению таких задач, как:

• запуск процесса окисления материала и понижение светоотражающей способности;
• увеличение тепловой нагрузки в участках разрезания;
• устранение мельчайших металлических частиц на участках раскроя, а также продуктов сгорания.

Плюсы и минусы резки лазером

Резка металла лазерным лучом обладает целым спектром существенных преимуществ по сравнению с прочими методами раскроя металлических листов.

• Обширный диапазон ширины металлоконструкций, к которым применима лазерная резка. В зависимости от вида материала данное значение варьируется от 0,2 до 50 мм;
• Отсутствие механического воздействия на деталь, подлежащую обработке. Благодаря этому можно обрабатывать мелкие, хрупкие, подверженные деформированию изделия.
• Простое получение изделия нужной конфигурации. Необходимо только загрузить чертёж в блок управления лазерного прибора, а всю остальную работу сделает оборудование с максимально допустимой погрешностью в 0,1 мм.
• Большая скорость резки тонких стальных пластин и конструкций из сплавов твердых металлов.
• Возможность замены затратных технологических процессов штамповки и литья — а это особенно удобно при изготовлении небольших партий изделий.
• Уменьшение себестоимости выпускаемой продукции, благодаря повышенной производительности и скорости резки металла, а также снижению количества отходов.

Оборудование для лазерной резки универсально, и с его помощью можно изготовить металлические изделия любых форм и размеров, включая нестандартные.

Однако есть у такого способа и минусы. Оборудование для лазерной резки имеет высокую мощность, потребляет немало электроэнергии, и себестоимость выпускаемой на нём большими партиями продукции оказывается больше, чем при штамповке. К тому же есть конкретные ограничивающие значения толщины металлических листов для резки.

Типы оборудования для резки металла лазером

Оборудование для лазерной резки металлоконструкций подразделяется на 3 основные вида.

• Газовые установки. Суть функционирования системы состоит в активизации атомов газа разрядом электротока, под влиянием которого атомы выпускают монохроматический свет. Газы в установке прокачиваются по поперечной или продольной схеме.
• Оборудование твердотельного вида. В конструкцию включены лампы накачки и рабочее тело, представляющее собой искусственный рубиновый стержень. Лампы накачки переносят на стержень необходимое излучение.
• Газодинамические установки. В них газ нагревается и на сверхскорости передаётся через особое отверстие, а затем охлаждается. Это самый вид оборудования имеет очень высокую стоимость и используется редко.

Несмотря на различия в принципах функционирования, всё оборудование для резки лазером включает в себя систему передачи газов, систему излучения, прибор для подачи газа, сопло, излучатель, систему управления и узел, отвечающий за перемещение луча лазера.