Лазерная резка металла: технология, преимущества, виды оборудования

• Технология лазерной резки металла
• Факторы влияющие на качество резки
• Преимущества лазерной резки металла 
• Станки для лазерной резки металла 
• CO2 лазеры
• Волоконные лазеры
• Металлические материалы для резки
• Устройство лазерного резака
• Обработка после лазерной резки 

Технология лазерной резки металла

Технология лазерной резки металла заключается в нагревании поверхности в заданном месте выше температуры его плавления. Рабочий привод генерирует сфокусированный луч, который проникает через систему линз и усиливается.

В результате раскаленный луч света воздействует на поверхность детали и начинает ее плавить. Двигаясь по направляющим, рабочая головка выполняет резку заданного размера и формы.

Лазерные резаки по металлу являются неотъемлемой частью механических цехов и производств по всему миру, но новые, более компактные лазерные резаки также можно встретить на небольших металлообрабатывающих предприятиях, которым необходимо разрезать несколько металлических листов, труб из нержавеющей стали и алюминия.

Чтобы выбрать лучший лазерный резак по металлу для вашей работы, необходимо знать о типах лазеров и о том, какие металлы они режут.  В статье описаны методы лазерной резки металла, а также станки, представленные сегодня на рынке по разным ценам.

Факторы влияющие на качество резки

Качество резки металлических деталей с помощью лазера зависит от следующих факторов:

• диаметр луча;
• мощность привода;
• обработки поверхности материалов защитными составами;
• количество линз, их расположение;
• тип обрабатываемого металла или сплава;
• толщина заготовки;
• предварительная очистка металла от ржавчины и грязи.

Кроме того, используемый инертный газ влияет на скорость разделения деталей. Например, если заменить кислород обычным воздухом, производительность станка снизится вдвое.

Качество среза определяется выбранным режимом получения среза. Основные факторы, влияющие на состояние готового реза - скорость передвижения рабочей головки, толщина детали.

Преимущества лазерной резки металла 

К преимуществам лазерной резки металла можно отнести следующие:

• Отсутствие механического контакта режущего инструмента с разрезаемой поверхностью, что дает возможность обрабатывать легко деформируемые и хрупкие материалы;
• Технология лазерной резки подходит для работы с металлами различной толщины. Стальные заготовки 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;
• Скорость выполнения лазерной резки очень высока.
• Этот метод позволяет работать с заготовками, имеющими любую конфигурацию;
• После лазерной обработки края материала получаются чистыми;
• Резка характеризуется высокой точностью - до 0,1 мм;
• За счет плотного расположения заготовок на листе расход листового металла более экономичен.

Станки для лазерной резки металла 

CO2 лазеры

Для CO2-лазеров необходимо использовать вспомогательный газ. Чаще всего применяется азот, гелий, аргон или воздухом. Также они ограничены для использования при резке отражающих металлов. Благодаря сочетанию зеркал и стеклянных трубок, они довольно хрупкие и нуждаются в точном выравнивании для эффективной работы. 

Волоконные лазеры

Волоконные лазеры - это более новая технология в мире лазерной резки. На промышленном уровне они часто используются для резки тонких листов металла для производственных компонентов. В настольном варианте это все еще дорогие машины, но у них есть ряд преимуществ, включая электрическую эффективность и меньшее количество движущихся частей.

При необходимости раскроя листов латуни, меди, серебра, алюминия лучшим выбором станет твердотельная волоконная установка. С ее помощью обрабатывают только металлы.

В волоконном лазере луч генерируется из оптического волокна с добавлением редкоземельных элементов (таких как эрбий, иттербий или неодим). Волоконные лазеры режут без вспомогательного газа. Данные лазеры стабильны и легко фокусируются.

Сравнение волоконного и CO2 лазера 

Волоконные лазеры режут металл быстрее, так как луч меньше, он более точный и потребляет меньше электроэнергии. Волоконные лазеры проще в работе и дешевле в обслуживании в долгосрочной перспективе. Однако волоконные лазеры не могут резать широкий спектр материалов.

CO2-лазер генерируется путем пропускания электрического тока через стеклянную трубку, заполненную CO2 и другими газами. На конце этой герметичной стеклянной трубки находятся два зеркала, и электрический ток, проходящий через трубку, обостряет газы, заставляя их излучать свет. Свет отражается от нескольких хитроумно расположенных зеркал внутри лазерного резака, затем фокусируется линзой и выходит из устройства, попадая на поверхность материала, с которым вы работаете. CO2-лазером можно резать только металлы с низким коэффициентом отражения, например, сталь. 

Волоконные лазеры могут резать большинство металлов, но важно найти правильный импульс и количество энергии для разных материалов.

Рис. 3. Технология лазерной резки металла 

Металлические материалы для резки

Резка таких материалов, как картон, акрил и дерево, легко выполняется с помощью CO2-резаков. Это происходит потому, что эти материалы легко горят и поглощают свет. Металл является отражающим и теплопроводящим материалом поэтому лазер должен подвергать меньшую площадь более интенсивному воздействию света, чтобы разрезать ее.

Разные металлы обладают разными свойствами, которые влияют на то, как их можно резать. Мощные CO2-лазеры могут резать такие металлы, как сталь и нержавеющая сталь, но могут испытывать трудности с алюминием и латунью из-за их отражающих свойств. Волоконные лазеры обычно используются для резки меди и алюминия.

Рис. 4. Лазерная обработка металла 

Устройство лазерного резака

Основные части станков лазерной резки металла:

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

При использовании лазерного резака CO2 или волоконного лазера изучение того, как они работают с различными материалами, является ключом к успешному использованию. Как только материал будет сопряжен с соответствующим лазерным резаком и мощностью лазера, производительность и качество производства станет лучше. 

Обработка после лазерной резки 

После резки металла есть несколько методов обработки, которые можно использовать, чтобы придать материалу более чистый вид. Края среза могут быть острыми, поэтому необходимо использовать инструмент для шлифовки острых краев. Чтобы придать изделию законченный внешний вид можно сделать полировку, кислотное травление, покраску, гидропогружение и многое другое.

Всегда проверяйте станок после каждого проекта, чтобы убедиться, что все зеркала, линзы, насосные системы, модули и компоненты оси находятся в рабочем состоянии. Пренебрежение в конечном итоге приведет к поломке, поэтому поддержание правильно настроенного станка позволит сохранить его работоспособность.