Лазерная резка: особенности и преимущества

Лазерную резку широко используют в промышленности для раскроя листовых металлов. Одна из причин ее востребованности – высокая точность, но это не единственная особенность.

Как происходит резка лазером

Лазер – это световой луч. Чтобы с помощью такого луча хотя бы нагреть металл, его нужно сфокусировать. Подобную задачу выполняют всем нам знакомые оптические линзы, но они не позволяют получить луч требуемого сечения. Поэтому вместо линз используют систему оптических призм и зеркал. Пройдя через них, световой луч становится настолько узконаправленным, что не просто греет, но и плавит металл.

Весь процесс резки происходит следующим образом. Сначала лазерный луч нагревает металл в одной точке до температуры плавления. Затем он начинает кипеть и испаряться. В этот момент рабочий орган лазерной установки начинает двигаться, вырезая деталь заданной формы.

Для толстых металлов дополнительно используют вспомогательный газ. Чаще всего это кислород, но иногда его заменяют инертным газом (например, аргоном) или воздушной смесью. Вспомогательный газ нужен, чтобы облегчить резку: он выдувает расплавленный металл из зоны реза.

Так режут металл с помощью лазера

Какое оборудование применяют для резки лазером

Для лазерной резки используют разные установки, но все они имеют схожий принцип работы. Источник энергии заряжает рабочее тело, его атомы получают излишек энергии и переходят в возбужденное состояние. При возврате в обычное состояние они излучают фотон (порцию света), который вызывает переход в возбужденное состояние других атомов. С помощью системы зеркал излучение многократно пропускают через рабочее тело. В результате процесс нарастает лавинообразно, рабочее тело начинает излучать свет, который усиливается и фокусируется с помощью системы зеркал.

В зависимости от типа рабочего тела такие установки делятся на три вида:

1. В твердотельных рабочим телом является кристалл из рубина, граната, сапфира или соединений редкоземельных элементов. Его заряжают с помощью газоразрядной лампы. К этому типу относятся и волоконные лазеры. Мощность такого оборудования не превышает 6 кВт.
2. В газовых установках рабочим телом служит углекислый газ или его смесь с инертными газами. Заряжают его с помощью электрических разрядов. Мощность такого оборудования достигает 20 кВт.
3. В газодинамических установках рабочим телом служит углекислый газ, нагретый до 725-2725 °С. Его заряжают с помощью вспомогательного маломощного лазера. Такое оборудования является самым мощным: до 100 кВт.

Такую установку мы используем для работы с листовым металлом

Особенности резки металлов с помощью лазерной установки

При резке металлов лазером одна из важнейших характеристик – теплопроводность материалов. Если она невысокая, то легче концентрировать тепло на небольшом участке. Соответственно, материалы легко плавятся и быстро режутся. К таким относятся черные металлы. Высокая теплопроводность требует больших энергозатрат, потому что тепло быстро распространяется по телу заготовки и его сложнее сконцентрировать на ограниченном участке. К таким материалам относится, например, медь.

В целом с помощью лазера можно резать следующие листовые металлы:

• нержавеющую сталь и латунь толщиной до 12 мм;
• медь толщиной до 15 мм;
• алюминиевые сплавы толщиной до 20 мм;
• черные металлы толщиной до 30 мм.

Чем удобна лазерная резка

Мы можем назвать несколько доводов в пользу использования лазерной резки:

• Она обеспечивает очень высокую точность: до 0,1 мм.
• Лазерные установки не контактируют с поверхностью металла. По этой причине их можно применять для работы с тонкими и легкодеформируемыми материалами, включая резину, искусственный камень, полипропилен, дерево или стекло.
• Лазер подходит для раскроя металлов разной толщины. Минимальный показатель – 0,2 мм.
• За счет высокой точности и плотной раскладки деталей на листе лазерная резка обеспечивает экономное использование листового металла.
• Лазерные установки отличаются высокой скоростью резки. В зависимости от мощности оборудования и толщины металла она может достигать 50 м/мин.
• После раскроя листового металла кромки полученных деталей остаются чистыми и не нуждаются в дополнительной обработке. Это удешевляет их изготовление.
• С помощью лазерной резки можно изготавливать детали любой конфигурации.

Лазер позволяет получить изделия настолько сложной формы

Заключение

По универсальности с лазерной резкой не может сравниться ни один другой способ обработки материалов. Ее оптимально использовать тогда, когда важны высокое качество и точность работы. Она отлично проявляет себя при обработке тонколистовых металлов. Если их толщина превышает 30мм, лучше использовать плазменную резку.