Лазерная резка металла: что это такое, плюсы и минусы

Лазерная резка в профессиональных кругах обозначена как Laser Beam Cutting или же сокращенно LBC по своей сути предусматривает нагревание того или иного участка изделия и его последующее разрушение посредством луча лазера.

Суть и технология лазерной резки

Луч лазера фокусируют на небольшом участке изделия и формируют на поверхности высокой плотности энергию, достаточной для обработки металла. Например, для быстрого плавления металла необходима плотность в 108 Ватт на 1 см. кв., и при данном показателе можно добиться таких свойств лазерной установки:

1. Монохроматичность. В этом случае луч лазера обладает частотой постоянной и неизменной длиной волны, что позволяет добиться точности его фокусировки на определенном участке посредством простой системы линз.
2. Направленность. Луч лазера можно сконцентрировать на значительно малом участке поверхности. Направленность лазера будет в сотни и тысячи раз точнее луча света.
3. Когерентность – за счет существующего резонанса достигается высокий уровень мощности. Такие колебания дают волновые процессы, которые независимо от временных рамок будут протекать согласованно.

Независимо от площади и свойств обрабатываемой поверхности, свойства луча лазера и процесса обработки будут протекать одинаково. Достигается это за сет распространения тепла на поверхности обрабатываемого объекта. В области, на которую направлен луч лазера идет нагрев изделия до уровня необходимой температуры плавления – за определенный промежуток времени металл еще больше нагревается и сам процесс плавления идет в его глубь. При необходимости можно добиться уровня кипения металла и фиксация его испарения.

Все это дает возможность проводить резку металла по 2 специальным схемам:

1. Процесса испарения.
2. Процесса плавления.

Согласно методу испарения – его применяют при повышенных расхода электроэнергии. Но это не всегда экономически выгодно с позиции экономии, да и метода подходит лишь для обработки тонкого листа стали.

Потому чаще всего обработку проводят методом плавления и для снижения затрат энергии увеличивается сама скорость процесса резки металла, можно обрабатывать более толстый слой металла. Часто специалисты вдувают в сам процесс лазерной резки дополнительный состав газа – инертный или азотный, кислородный.

В частности, сам вспомогательный состав газа может выполнять следующие функции и задачи:

1. Ускоряет процесс окисления стали и снижает ее отражающие свойства.
2. Дает дополнительный процесс тепла за счет того, что струя лазера горит активней благодаря дополнительной поставке газа.
3. Уносит благодаря более мощной струе из зоны сгорания продукты переработки и плавления, мелкие частики.

Плюсы и минусы резки металла лазером

Раскрой металла лазером имеет массу положительных характеристик:

1. Можно раскроить лист стали небольшой толщины – от 0.2 до 1 мм, да и более массивные листы, до 20 мм., а то и толщине до 50 мм.
2. При процедуре резке лазером луч не контактирует механически с материалом и это позволит качественно обработать хрупкие и легко деформируемые поверхности.
3. Для раскроя изделия – достаточно сделать файл с рисунком, а все остальное выполнит программа, компьютер, допуская минимум погрешностей не боле чем в в 0.1 мм.
4. Резка тонкого листа проводится на большой скорости, это же касается и резки изделий из твердого металлического сплава.
5. Нет необходимости готовить форму для литья или же закупать дорогие пресс – формы.
6. Показатели скорости резки – высокие, как и сама производительность, расход материала – оптимальный с минимальными отходами, что в итоге ведет к снижению себестоимости производственного процесса.

Помимо этого, станок лазерной резки можно назвать универсальным – на нем можно производить практически любые детали, независимо от их сложности.

Если говорить о минусах резки лазером, то тут можно выделить такие моменты:

1. Прежде всего, такая обработка более дорогая в сравнении с иными методами обработки.
2. Да и сама толщина обработки листа металла ограничена.

Установка лазера для резки – что это?

На современном рынке лазерных установок представлены самые разнообразные модели, с разным уровнем мощности. Условно их можно поделить на такие типы:

1. Газовый тип. Представлены с продольной/поперечной подачей смеси газа, который применяется в качестве рабочего тела. В таком агрегате смесь газа подается через спецтрубку под действием насоса. При этом электрический наряд для накачивания смеси газа обеспечивает ее атомы, которые пребывают в активном энергетическом состоянии. Самыми эффективными компонентами лазерной установки называют углекислотные щелевидные системы.
2. Твердотопливная система. В такой системе обязательна лампа накачки – без нее нет возможности передавать необходимый уровень излучения. Рабочим источником тепла в этом случае выступает графитовый или же из неодимового стекла стержень. Такие системы работают в импульсном режиме, хотя при необходимости их настраивают на непрерывный режим работы.
3. Газодинамические установки. Такие системы схожи с газовыми установками, но в них газовая смесь нагревается до температуры в 2-3 тысячи градусов. После ее пропускают через соло на уровне звуковой скорости и после охлаждается. Данный процесс достаточно сложный и дорогостоящий, потому в силу множества своих операций редко применяется на практике.

Комплектация каждого станка для лазерной резки металла лазером включает в себя такие составляющие:

1. Комплекс специального образования и последующей передачи газовой смеси, излучения – сам сопло и система подачи направленного потока газа, поворотные зеркала и лазер, система постановки фокуса и оптических затворов.
2. В систему входит и излучатель, с системой зеркального резонатора, активная среда и система накачки и модуляции.
3. Автоматическая система управления, плюс специальный ряд подсобных систем, работающих в рамках параметра самого станка.
4. Наличие системы координирующего устройства, которое необходимо для перемещения потоков волн в пространстве лазерного луча.