Меню Рубрики

Установка лазерной резки и раскроя метал

Лазерный раскрой листового металла

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Что понимается под раскроем металла
  • Какие плюсы имеет лазерный раскрой листового металла
  • В чем суть технологии лазерного раскроя листового металла
  • Какое оборудование применяют для лазерной резки листового металла
  • Что нужно учитывать в работе с лазером при раскрое листового металла

Производство металлоконструкций не обходится без раскроя плоского и профильного проката. От этой операции во многом зависит качество и стоимость готовой продукции. Сегодня в мастерских и на предприятиях успешно применяются несколько различных технологий резки, мы расскажем об одной из них. Итак, тема нашей статьи – лазерный раскрой листового металла.

Что понимается под раскроем металла

Раскрой листового металла относится к заготовительным операциям. Они выполняются с целью сформировать детали, пригодные для сварки и монтажа. По сути, это производство фрагментов металлоконструкций. На предприятиях нередко работают целые заготовительные подразделения, где производится резка, обработка краев реза, гибка и т. д. В результате получаются заготовки, требующие дополнительной обработки, или уже готовые детали. Все зависит от того, какие технологии и оборудование применяются на этом этапе.

Перед началом раскроя нужно рационально разместить «выкройки» на листе. Заготовка может быть любой формы, но проще всего, конечно, работать с прямоугольными. В ходе резки листового металлопроката образуются отходы – возвратные и невозвратные. Количество этих остатков непосредственно связано с используемой технологией.

Рекомендовано к прочтению

Раскрой листового металла – непростая и очень ответственная операция. От нее зависит качество и себестоимость деталей и всей конструкции в целом. На современных предприятиях отдают предпочтение эффективным высокотехнологичным методам резки.

Принципы лазерной технологии раскроя листового металла

Наиболее точный раскрой листового металлопроката обеспечивает плазменная и лазерная резка – две технологии, связанные с термическим (термохимическим) воздействием на материал.

Эти методы основаны на быстром и сильном нагревании металлического листа в намеченной точке при помощи лазерного луча или струи плазмы. Происходит локальное расплавление и испарение металла. При перемещении резака по контуру будущей детали перемещается и зона нагрева. В итоге получается аккуратно вырезанная заготовка. Лазер также способен сделать отверстия заданной формы и размера.

Каков принцип работы лазерных установок? Энергия источника (вспышка особой лампы, электрический разряд или химическая реакция) превращается в световую энергию и многократно усиливается. Нарастанию способствует оптический резонатор – система из двух или нескольких специальных зеркал. Процесс происходит в так называемой активной среде, она может представлять собой газ, жидкость или твердое тело. Образуется узкий пучок концентрированной энергии высокой мощности, который и прожигает материал в заданной точке. Для резки металла применяются твердотельные (в том числе оптоволоконные), и газовые лазерные станки.

Лазерный раскрой листового металла происходит с минимальной погрешностью благодаря очень точной фокусировке луча – вся его энергия может быть сконцентрирована в точке диаметром 1 микрон. Программное управление обеспечивает идеальное соответствие вырезанных деталей чертежу. Причем возможно вырезать заготовки любой, самой сложной формы. Отличительной особенностью данной технологии является высокая скорость процесса при отличном качестве продукции.

Лазер способен резать любые металлы и сплавы. Поскольку мощный нагрев в точке реза происходит быстро, вся поверхность не успевает нагреться, поэтому лист не деформируется. Непосредственного контакта инструмента с обрабатываемым материалом нет, поэтому можно разрезать даже тонкие или хрупкие материалы. Правда, лазерный раскрой листового металла толщиной более 20 мм обычно не производится, так как для этого нужна установка очень большой мощности, а это экономически неоправданно.

Мощность лазерного излучения можно регулировать – выполнять не только резку, но и гравировку листа.

При раскрое происходит мгновенное расплавление и испарение металла. Струя вспомогательного газа выдувает остатки расплава и продукты окисления материала. Для раскроя относительно толстых листов в рабочую зону дополнительно подают кислород под давлением, чтобы поверхность материала в точке реза нагревалась еще сильнее.

Перечислим основные преимущества лазерной резки:

  • доступна обработка даже самых твердых металлов и сплавов;
  • высокая скорость раскроя;
  • при высокой производительности станка сохраняется отличное качество работы;
  • можно резать хрупкий металл, для которого другие способы обработки не годятся;
  • подходит для производства фигурных заготовок и деталей, форма может быть любой;
  • малые потери металла благодаря достаточно плотному размещению заготовок на листе, за счет этого себестоимость продукции снижается;
  • вырезанные лазерным лучом детали не нуждаются в дополнительной обработке;
  • процессом лазерного раскроя листового металла на станках с ЧПУ легко управлять;
  • метод экономически эффективен, если правильно выбрать область применения и подобрать соответствующее поставленным задачам оборудование.

Недостатки данной технологии:

  • не подходит для резки металла толщиной более 20 мм;
  • при работе с металлом, обладающим выраженными отражающими свойствами (полированная нержавейка и др.), мощность и производительность станка снижается.

Лазерный раскрой листового металлопроката особенно востребован в случае изготовления больших партий идентичных деталей с абсолютно точным соблюдением их формы и размеров. Это актуально, например, при производстве судов, самолетов, автомобилей, станков, радиоэлектроники и точных приборов, для создания декоративных решеток и др.

Какое оборудование сегодня используют для лазерного раскроя листового металла

С появлением лазерных режущих станков производство металлоконструкций стало значительно дешевле и быстрее. Лазерный раскрой обеспечивает высочайшую точность и скорость работы. Эта технология оптимальна для обработки металлических листов малой и средней толщины. Она применяется на предприятиях металлургической отрасли и практически на любом машиностроительном производстве.

В России встречаются лазерные станки производства компаний Mitsubishi, Durmazlar, Trumpf, TST LASER, Mazak, FINN-POWER, Knuth, Halk, Mattex.

Наиболее популярно следующее оборудование:

  • Лазерные станки ARAMIS.
  • Лазерное оборудование компании Durmazlar.
  • Установка 2D/3D СО2 Space GEAR MarkII производства фирмы MAZAK.
  • Станки с ЧПУ для сварки и лазерного раскроя листового металла Laserdyne производства ПРИМА НОРС.

Стоимость оборудования для лазерной резки составляет в среднем 350 000 рублей.

Луч лазера – концентрированный поток световых частиц высокой энергии. Он почти не рассеивается и создает на поверхности разрезаемого материала крошечное световое пятно, размер которого обычно составляет несколько микрон. В этой точке металл моментально плавится, кипит и испаряется, в то время как остальная поверхность не подвергается нагреванию. Эти особенности позволяют добиться чрезвычайно узкого реза, при этом размеры и форма детали выдержаны с точностью до десятых долей миллиметра.

Нюансы лазерного раскроя металла в промышленных условиях

Для резки и гравировки металла на предприятиях используются твердотельные и газовые лазеры (жидкостные для этой цели не подходят). По сравнению с газовым, твердотельный лазер проще по конструкции, обладает более высоким КПД и экономичнее в эксплуатации. Однако его мощность обычно лежит в пределах от 1 до 6 кВт – значительно меньше, чем у газового лазера. Твердотельная лазерная установка может работать в постоянном или импульсном режиме, последний дает возможность увеличить мощность.

Рабочим телом (активной средой) твердотельного лазера служит стержень, изготовленный из кристалла или стекла с особыми «лазерными» свойствами. Чаще используются кристаллы иттрий-алюминиевого граната с неодимом (Nd:YAG), неодимовое стекло или рубины. Кстати, самый первый в истории лазер был рубиновым.

Под влиянием системы накачки (обычно это специальные лампы с подходящим по спектру излучением) стержень испускает фотоны. Световая энергия усиливается и фокусируется благодаря оптическому резонатору – системе зеркал и линз. Их положение можно менять для точной настройки лазера. Управление световым потоком, регулировка его параметров, а также концентрация луча в нужной точке в соответствии с контурами заготовки происходит автоматически, за это отвечает компьютер.

Для раскроя металлических листов используются и волоконные лазеры – тоже твердотельные, но выделенные в отдельную группу. В основе – кварцевое оптическое волокно, легированное неодимом, иттербием или другими редкоземельными металлами. Нередко волокно является одновременно и активной средой, и оптическим резонатором, а это означает упрощение конструкции и ее неприхотливость, ведь зеркала и линзы достаточно капризны. Накачка происходит с помощью диодной лампы (светодиода).

Читайте также:  Установка водоразборной колонки в колодце по снип

Волоконные лазерные установки компактны и мобильны, отличаются высокой мощностью и длительным периодом эксплуатации. Подходят для прецизионной резки благодаря отличной фокусировке луча. Высокий КПД установки, ее надежность, почти идеальные параметры луча, несложное и недорогое обслуживание сделали лазеры этого типа очень популярными на промышленных предприятиях. Стоит отметить также, что лазерный луч со всей его энергией передается по оптическому волокну как электрический ток по проводу – преимущества очевидны.

В газовых лазерах место стержня занимает трубка, заполненная газом, – в металлорежущих станках используется углекислый газ с добавлением азота и гелия. Трубка помещена в оптический резонатор. Внутри нее газовая смесь испускает фотоны под влиянием электрических разрядов (электрическая накачка). Газовый лазер дешевле твердотельного. Он способен выдавать мощность свыше 20 кВт в непрерывном режиме, так что может кроить очень твердые металлы и сплавы.

Помимо газов, служащих для получения собственно лазерного луча, в процессе раскроя материала участвуют вспомогательные газы. Например, металлы с высокой температурой плавления лучше всего резать в струе кислорода. Для резки алюминия и нержавеющей стали используется азот. Для титана, меди и некоторых других металлов подойдет только аргоновая среда.

5 итоговых советов по работе с лазером при раскрое листового металла

  1. Не рекомендуется подвергать лазерной резке некачественный металл. Следы коррозии или ржавчина сведут на нет преимущества этой современной технологии – качество реза будет неудовлетворительным.
  2. Не следует обрабатывать листы с заметными неровностями – результат непредсказуем.
  3. Размечая лист, нужно помнить о том, что заготовки должны располагаться не менее чем в 10 мм от краев. При этом минимальное расстояние между ними – 5–10 мм.
  4. Для повышения качества работы рекомендуется использовать металлические листы со скругленными углами.
  5. Раскрой заготовок со сложными контурами стоит дороже, поскольку продолжается дольше. Причина в том, что при прохождении каждой линии контура станок врезается в материал за пределами будущей детали, затем возвращается назад и меняет направление.

Итак, раскрой металла – это технологическая операция превращения металлопроката в заготовки или готовые детали требуемых размеров и формы. Лазерная резка используется для работы с любыми металлами. Она превосходит иные технологии по скорости обработки металлопроката и качеству готовой продукции, к тому же незаменима при производстве деталей сложной формы. При этом процесс резки экономически выгоден и безопасен как для человека, так и для окружающей среды.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

источник

Лазерная резка металла

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Каковы плюсы и минусы лазерной резки металла
  • Какова технология лазерной резки металла
  • Какой лазер используется для резки металла
  • Какие дефекты материала возможны при лазерной резке металла

Лазерная резка металла производится при помощи специальной установки, формирующей лазерный луч. Благодаря своим свойствам луч способен фокусироваться на поверхности небольшой площади, создавая энергию высокой плотности, быстро разрушая любой материал. Далее вы узнаете обо всех тонкостях резки металла с помощью лазера.

Плюсы и минусы лазерной резки металла

Лазер активно используется во многих сферах промышленности. Сегодня он считается лучшей альтернативой механической обработке металлов фрезами, ножовочными полотнами, ленточными пилами, поскольку позволяет с высокой точностью создавать даже сложные контуры раскроя. Немаловажно, что благодаря лазерной резке значительно упрощается как сам производственный процесс, так и его разработка.

Лазерная резка металла наиболее распространена в таких отраслях, как машиностроение, медицина, авиация и пр

Дело в том, что данная технология имеет немало неоспоримых достоинств:

  • высокая точность резки;
  • возможность изготавливать различные объемные детали, фасонные и криволинейные конструкции любой сложности;
  • отсутствие нагрева обрабатываемой поверхности;
  • высокое качество реза;
  • отсутствие деформаций материала в процессе резки;
  • раскрой бесконтактным методом;
  • отсутствие механического воздействия на изделие;
  • возможность производить очень сложные и хрупкие изделия;
  • отсутствие пыли при резке;
  • возможность работы с любыми металлами (даже с высокой теплопроводностью) и сплавами;
  • работа с материалами в автоматическом режиме;
  • возможность резки не только металлов, но и дерева, пластмассы, всех видов текстиля, кожи, картона, пр.;
  • высокое качество продукции, не требующее финальной обработки;
  • возможность резки материалов, деформирующихся при механической обработке;
  • минимальная зона теплового воздействия;
  • отсутствие перегрева заготовки во время резки;
  • короткие сроки изготовления деталей;
  • простота управления установкой.

Однако метод резки лазером имеет и свои минусы. Ключевыми из них считаются относительно высокая стоимость, непостоянная скорость резки изделий, ограничения по габаритам. Стоит пояснить, что лазер может работать лишь с листами размером до 150х300 см, при этом невозможна лазерная резка толстого металла. Отметим, что эффективность работы и другие ее параметры зависят от типа установленного лазера.

Если вы хотите получить результат действительно высокого качества, лучше воспользоваться услугами профессионалов по лазерной резке металла. Дело в том, что неправильная эксплуатация оборудования может привести к тому, что материал просто сгорит.

Технология лазерной резки металла

Лазерный луч отличается от обычного светового направленностью, монохромностью, когерентностью излучения.

Первое свойство позволяет энергии концентрироваться на сильно ограниченном участке поверхности. Нужно понимать, что направленность лазерного луча в тысячи раз превышает этот показатель у луча прожектора.

Как уже говорилось, луч лазера монохроматичен, то есть имеет фиксированную длину волны и частоту. За счет данного свойства упрощается его фокусировка при помощи оптических линз.

Высокая степень когерентности – это согласованное протекание во времени сразу ряда волновых процессов. Когерентные колебания вызывают резонанс, который повышает мощность лазерного излучения.

Все названные свойства позволяют лазерному лучу фокусироваться на малом фрагменте поверхности, обеспечивая в этой зоне плотность энергии, необходимую не только для нагревания, но и для разрушения материала. Данный показатель может доходить до 108 Вт/см 2 , если требуется плавление листа.

Лазер воздействует на металл в соответствии с общими положениями, связанными с поглощением и отражением излучения, распространением энергии по объему материала посредством теплопроводности и пр., также в этом случае действует ряд специфических свойств.

Читайте также:  Установка планар в автокран

Под действием лазерного луча температура металла поднимается до первой температуры разрушения, когда начинается плавление. В процессе поглощения излучения металл плавится, а фазовая граница плавления постепенно сдвигается вглубь материала. При этом температура продолжает повышаться и достигает второй температуры разрушения, то есть материал закипает и запускается его активное испарение.

Иными словами, существует два механизма лазерной резки металла: за счет плавления и испарения. Но нужно понимать, что второй подход сопряжен с высокими энергетическими затратами и может применяться только для достаточно тонких листов. По этой причине обычно стараются использовать метод плавления. Чтобы добиться снижения расхода энергии, увеличить толщину обрабатываемого материала, скорость резки, в рабочую зону вдувают вспомогательный газ – он позволяет избавляться от частиц металла. Чаще всего подобную среду формируют из кислорода, воздуха, инертного газа или азота, тогда резка получает название газолазерной.

Если говорить о кислороде, то он выполняет три функции:

  • Способствует окислению металла, мешает ему в полной мере отражать лазерное излучение.
  • Приводит к воспламенению материала. Благодаря такому горению образуется дополнительная теплота, а значит, усиливается эффект от лазерного излучения.
  • Сдувает из зоны реза расплавленный металл и продукты его сгорания, обеспечивая приток газа к фронту реакции горения.

Всего используют два механизма газолазерной резки – их подбирают в соответствии со свойствами обрабатываемого материала. В первом случае основную роль в общем тепловом балансе играет теплота реакции горения металла. Подобный подход стараются применять при резке материалов, подверженных воспламенению, горению ниже точки плавления и образующих жидкотекучие оксиды. В их число входят низкоуглеродистая сталь и титан.

Второй механизм предполагает, что обрабатываемый материал не горит, а плавится, а жидкий металл удаляется из области реза при помощи струи газа. Такой способ используют для материалов, отличающихся низким тепловым эффектом реакции горения, и тех, которые после контакта с кислородом образуют тугоплавкие оксиды. Это могут быть легированные и высокоуглеродистые стали, алюминий, медь, пр.

Ключевыми технологическими характеристиками лазерной резки называют:

  • мощность излучения;
  • скорость резки;
  • давление вспомогательного газа;
  • диаметр сфокусированного пятна, пр.

Если речь идет о резке в импульсном режиме, то, помимо перечисленных свойств, также стоит учитывать:

  • частоту повторения импульсов;
  • длительность импульсов;
  • среднюю мощность излучения.

От названных характеристик зависит ширина реза, качество обработки, зона термического влияния и целый ряд прочих показателей.

О качестве реза можно судить по степени шероховатости поверхности – она отличается у различных слоев листа металла. Как показывает практика, лучшего качества удается добиться в верхних слоях разрезанного металла, а наихудшее характерно для нижних.

Типы лазеров для резки металла

В конструкцию лазера входят три основных узла:

  • источник энергии (механизм либо система накачки);
  • активное (рабочее) тело, которое «накачивается», после чего приходит в состояние вынужденного излучения;
  • оптический резонатор (система зеркал), за счет которого усиливается вынужденное излучение активного тела.

Чаще всего резка металла производится при помощи таких типов лазеров, как:

  1. Твердотельный.
  2. Газовый – с продольной либо поперечной прокачкой газа, щелевой, а также газодинамический.

Твердотельный лазер имеет осветительную камеру, где размещаются лампа накачки и активное тело. Роль последнего играет стержень из рубина, неодимовое стекло (Nd-Glass) или алюмо-иттриевый гранат, легированный иттербием (Yb-YAG) либо неодимом (Nd-YAG). Лампа накачки необходима, чтобы создавать мощные световые вспышки – именно они возбуждают атомы активного тела. По торцам стержня находятся зеркала разных типов: частично прозрачное и отражающее. Зеркала позволяют лазерному лучу многократно отражаться внутри активного тела, усиливаться, после чего выходить через полупрозрачное зеркало.

Серийные твердотельные лазеры характеризуются относительно низкой мощностью, обычно не более 1–6 кВт. Длина волны в этом случае находится в пределах 1 мкм (для рубинового лазера этот показатель составляет примерно 694 нм). Может использоваться как непрерывный, так и импульсный режим излучения.

Для лазерной резки металла также используются газовые лазеры, где активное тело состоит из смеси газов: углекислого, азота и гелия. В системах с продольной прокачкой смесь газов поступает из баллонов и прокачивается насосом через газоразрядную трубку. Энергетическое возбуждение газа осуществляется за счет электрического разряда между электродами, подключенными к источнику питания. По торцам трубки также устанавливаются отражающие и полупрозрачные зеркала.

Однако меньшими размерами и большей мощностью могут похвастаться лазеры с поперечной прокачкой газа. Их общая мощность нередко находится в пределах 20 кВт, а может быть и выше.

Высокую эффективность имеют щелевые CO2-лазеры. Если сравнивать с двумя предыдущими типами, они имеют еще меньшие размеры, при этом обладают мощностью излучения 600–8 000 Вт. Возможна резка в разных режимах излучения: от непрерывного до частотно-импульсного.

Щелевой лазер предполагает поперечную высокочастотную накачку активной среды с частотой от десятков мегагерц до нескольких гигагерц. Таким образом удается повысить устойчивость и однородность горения разряда. Щель между электродами составляет 1–5 мм, что обеспечивает полноценный отвод тепла от активной среды.

Рекомендовано к прочтению

Самыми мощными считаются газодинамические лазеры (100–150 кВт и выше). В них газ нагревается до 1 000–3 000 К и протекает со сверхзвуковой скоростью через сопло Лаваля, которое представляет собой суженный посередине канал. Таким образом газ адиабатически расширяется и охлаждается в зоне оптического резонатора. Охлаждение возбужденных молекул углекислого газа вызывает испускание когерентного излучения. Для накачки лазера используется вспомогательный лазер либо иной, не менее мощный источник энергии. Углекислотные лазеры имеют длину волны излучения 9,4 или 10,6 мкм.

Отметим, что твердотельные лазеры плохо справляются с резкой неметаллов, так как некоторые из подобных материалов полностью или частично пропускают излучение с длиной волны около 1 мкм. Допустим, такое свойство имеет оргстекло. Лазерный луч имеет большую чувствительность к неровной поверхности обрабатываемого материала. При резке листов из алюминиевых сплавов, меди и латуни твердотельные лазеры значительно превосходят углекислотные, так как поверхность этих металлов способна к более высокому поглощению излучения на длине волны твердотельного лазера.

Углекислотные лазеры считаются наиболее универсальными, поэтому используются при резке большинства металлов и неметаллов. Не менее важно, что они имеют очень низкую расходимость луча, поэтому качество излучения сохраняется, даже если его источник находится далеко от зоны резки.

Технология лазерной резки латуни

Латунь представляет собой сплав цинка и красной меди. Увеличение содержания цинка приводит к тому, что металл отличается большей твердостью и хрупкостью. Подобная латунь тяжело поддается резке, оказывается малопригодной для технических целей. По этой причине оптимальным считается содержание цинка в латуни до 42 %.

Поскольку речь идет о двухкомпонентном сплаве, он имеет высокую температуру плавления в пределах +880…+950 °C. Нужно отметить, что латунь очень твердая, стойкая к воздействию лазерного излучения и имеет высокую теплопроводность.

Для лазерной резки деталей из такого металла промышленный лазер настраивают, отталкиваясь от толщины материала:

  • листы, не превышающие 5 мм, обрабатывают в импульсном режиме;
  • для заготовок толщиной в пределах 5–12 мм используют плазменный режим.

Стоит пояснить, что в первом случае локальный нагрев происходит не постоянно, а с перерывами. За счет чего удается сократить область теплового воздействия, повысить качество кромки и снизить толщину реза. Поскольку латуни свойственна высокая отражающая способность, данный способ резки позволяет добиться пороговой интенсивности при относительно низкой мощности луча.

При плазменном или расплавном режиме происходит постоянный локальный нагрев зоны реза. Чтобы луч раскалял обрабатываемый материал, используется инертный газ, в результате образуется плазма, которая не позволяет заготовке остывать по всей толщине.

Читайте также:  Установка главной пары газ 24

Избавиться от пористости и шероховатости торца среза несложно – обычно это делают с нижней стороны изделия.

Нужно понимать, что медный лист плохо поглощает излучение, поэтому для его резки используют минимальные скорости. Причем важно не только грамотно выбрать режим, но и учитывать толщину проката. Когда речь идет о лазерной резке листового металла, данный параметр отличается для сталей, алюминия, меди и ее сплавов с цинком и оловом, то есть латуни и бронзы.

Добиться хорошего результата позволяют устройства, обеспечивающие длину волны 1,06 мкм (волоконные или Nd:YAG). Углекислотные лазеры не могут использоваться при резке латуни, так как ее поверхность полностью отражает их.

Лазер позволяет вырезать из латуни плоские и объемные элементы, а именно:

  • корпуса и другие фрагменты оборудования;
  • украшения и сувениры;
  • различные виды крепежа (гайки, болты, саморезы);
  • декоративные элементы для интерьера и мебели;
  • рамки для зеркал и картин;
  • таблички, стенды, рекламные конструкции;
  • узлы, детали различных механизмов;
  • дверную, оконную фурнитуру;
  • заготовки для труб, пр.

Стоимость лазерной резки этого металла зависит от особенностей конкретного заказа. Сильнее всего на цене за метр сказывается толщина листа. Не менее важны оказываются марка сплава, размеры, конфигурация, количество изделий, срочность выполнения заказа и целый ряд других факторов.

Лазерную резку меди, латуни, бронзы считают выгодной, лишь если речь идет о тонких листах. Для толстых медных листов необходима установка с очень высокой мощностью, что влечет за собой серьезные энергозатраты и высокую цену. Лазер используют в тех случаях, когда требуется максимальная точность, а получившаяся деталь должна обладать четкими контурами. Отметим, что данная технология не ограничивает размер и конфигурацию изделия.

Нюансы лазерной резки алюминия

Сложность лазерной резки алюминия вызвана его высокой теплопроводностью, а также плохим поглощением лазерного луча, что связано с теплофизическими и оптическими характеристиками материала.

Все это приводит к тому, что работать с алюминием сложнее, чем с другими металлами. Но не стоит беспокоиться, лазерные установки имеют компьютерное управление и поддаются легкой настройке. При работе с алюминием устанавливается более мощный, чем во время резки других материалов луч. Но нужно понимать, что мощность, как и скорость, зависит также от толщины листа и доли алюминия в материале.

Для резки алюминия используют аппараты твердотельного типа и газовые устройства, имеющие разную мощность и режимы работы. Второй тип аппаратуры считается более мощным, при этом такие приспособления способны работать непрерывно или в импульсном режиме. Твердотельный аппарат чаще всего используется как раз в импульсном режиме.

Стоит также сказать о тонкостях технологического процесса. Дело в том, что обычные инструменты справляются с алюминием хуже, чем лазерный луч. Они непосредственно соприкасаются с листом, тогда как при работе лазером такой контакт исключен. Резка осуществляется за счет мощного сфокусированного светового пучка, причем именно точная фокусировка обеспечивает высокую скорость работы.

К месту реза подводится газовый поток, который сдувает с краев расплавленные кусочки металла, формируя максимально гладкую поверхность. Таким образом расплавленные частицы просто не успевают закрепиться на заготовке.

Наиболее высокого результата удается добиться при резке на низких скоростях, поскольку в этом случае исключаются любые деформации.

Избежать даже мелких шероховатостей по краю изделия позволяет резка алюминия в среде азота.

Благодаря станкам с ЧПУ, удается выполнять высокоточную и качественную лазерную резку металла, кроме того, отсутствует необходимость физического закрепления изделия. Дело в том, что при обработке отсутствует контакт между листом и инструментом, поэтому заготовка остается лежать неподвижно.

Лазерная резка прочих металлов

При резке металлов обычно используется мощность лазера не менее 450–500 Вт, если же речь идет о цветных металлах, этот показатель возрастает до 1кВт. Рассмотрим более подробно несколько материалов:

  • Углеродистые стали.

В этом случае резку обычно выполняют с использованием вспомогательного газа, а именно кислорода. Он взаимодействует с нагретым лучом и материалом обрабатываемого листа, за счет чего происходит экзотермическая реакция окисления железа. При этом выделяется в 3–5 раз больше тепла, чем удается получить от самого луча лазера. Таким образом достигается высокое качество реза, но на нижней кромке обычно формируется незначительный грат.

Главная трудность состоит в том, что при работе на очень малых скоростях (ниже 0,5 м/мин) резка может перейти в неуправляемый автогенный режим. В результате металл нагревается до температуры горения за пределами зоны воздействия, ширина реза и степень его шероховатости увеличиваются.

Иногда, допустим, во время резки деталей с острыми углами и небольшими отверстиями, кислород лучше заменить инертным газом под высоким давлением.

При работе с нержавеющей сталью наибольшая сложность, особенно при резке очень толстых листов, вызвана зашлаковыванием реза. Это связано с тем, что в ней имеются легирующие элементы, изменяющие температуру плавления самого металла и его оксидов. Так, нередко формируются тугоплавкие оксиды, из-за которых лазерный луч не может достичь обрабатываемого материала. Помимо этого, процесс нередко усложняется из-за низкой жидкотекучести расплавленных оксидов, характерной для нержавеющих хромоникелевых и высокохромистых сталей.

Добиться качественной резки позволяет азот высокой чистоты, который подают при повышенном давлении до 20 атм. Резка нержавеющей стали большой толщины происходит с заглублением фокального пятна луча в разрезаемый металл. Таким образом увеличивается диаметр входного отверстия и становится возможна подача газа внутрь металла в зону расплава.

Титан и его сплавы отличаются от других металлов высокой прочностью, температурой плавления, малой плотностью (4,5 г/см 3 ). Благодаря этим свойствам титан оказывается незаменим в авиации, судостроении, химическом и нефтяном машиностроении, пр. Активность к кислороду у титана немного ниже, чем у натрия, магния и алюминия, зато он превосходит по этому показателю цинк, марганец и железо.

Титан не окисляется при нормальной температуре, при +400 °С начинается интенсивное поглощение кислорода, при +200 °С – водорода, при +600 °С – азота. До +600 °С интенсивное окисление не происходит из-за поверхностной пленки, после достижения этой температуры пленка начинает растворяться в обрабатываемом материале, вызывая резкое повышение диффузии кислорода, водорода и азота в него.

Тепловой эффект окисления титана [206 МДж/ (кг • моль)] выше, чем у железа, а его теплопроводность, наоборот, ниже. Этот металл воспламеняется при +1 100 °С, что позволяет без проблем обрабатывать титан и его сплавы обычной кислородной резкой.

Резка титановых сплавов при прочих условиях проходит в 2–5 раз быстрее, чем обработка низкоуглеродистой стали, при этом удается добиться меньшего расхода ацетилена и кислорода на метр реза. При резке титана наблюдается сильное свечение зоны реакции, похожее на эффект от горения магния. По этой причине специалисты, производящие резку, должны использовать защитные очки со светофильтрами с более высоким коэффициентом поглощения.

Добиться повышенной устойчивости кислородной резки позволяет увеличение расстояния между торцом мундштука и поверхностью листа титана. Данный показатель повышают в 1,5 раза по сравнению с используемым при резке стали с низким содержанием углерода.

Поскольку титан и его сплавы имеют высокую активность, на поверхности реза получается слой глубиной до 2,5 мм с измененным химическим составом. Здесь содержатся оксиды и нитриды титана. Поэтому если кромки изделия будут свариваться, поверхностный слой удаляют путем сжигания или фрезерования. В этот слой входят неперпендикулярность поверхности реза, шероховатость поверхности, а также слой окисленного металла (таблица).

Припуск деталей из титана под механическую обработку:

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector