Лазерная резка металла

Лазерная резка – это технологическая операция изготовления деталей различной конфигурации и типоразмеров лучом когерентного излучения энергии высокой плотности. Первый лазер был успешно испытан в 1960-м году. Во второй половине ХХ-го века для лазерных лучей нашлось множество применений. Резка металла лазером – одно из них.

Принцип генерации лазерного луча заключается в следующем:

• источник энергии генерирует энергетический импульс;
• отражаясь от двух параллельных зеркал и многократно проходя через активное вещество, энергия концентрируется и приобретает свойство когерентности (согласованность во времени и пространстве волновых процессов);
• на выходе образуется энергетический луч, имеющий высокую плотность энергии на 1 кв. мм, за счет чего происходит расплавление и частичное испарение материала в зоне реза.

В качестве активного вещества используются субстанции с различным агрегатным состоянием. Это могут быть твердотельные среды, жидкие или газообразные химические соединения. Основная функция активного вещества – многократно усилить и стабилизировать параметры проходящих через них волновых энергетических потоков.

Лазерная резка металла предполагает использование в установках следующие виды активного вещества:

• Твердотельные. Природные или искусственно выращенные драгоценные кристаллы, соединения редкоземельных химических элементов.
• Газовые. Смеси инертных газов, нагретые электрическим током.
• Газодинамические. Добавление к смеси газов потока углекислого газа с заранее заданным ускорением.
• Волоконные. Активное вещество из оптического волокна.

Оборудование для лазерной резки

Рынок предлагает множество установок для производства работ по этой технологии. Наиболее широкое применение в производстве нашли линии для вырезки деталей из листового металлопроката. Хотя профессиональная  позволяет решать более широкий спектр задач: производство декоративных изделий (панелей, табличек и бирок, сувенирной продукции), обработка любого листового металла.

В независимости от фирмы производителя конструктивный принцип таких станков остается неизменным. Разрезаемый металлический лист укладывается на решетчатый стеллаж между двумя направляющими. По направляющим движется портальная установка (перемещение по оси Х). Одна или более режущих головок движутся по направляющим портала (перемещение по оси Y).

Вся кинематическая схема управляется блоком числового программного управления (ЧПУ), что позволяет перемещать режущие лазерные лучи в декартовой системе координат по составленной программе.

Технология лазерной резки металла

Лазерная резка включает в себя следующие технологические операции:

1. Установка листа на станок в решетчатый стеллаж с выверкой продольной и поперечной кромок.
2. Ввод в блок ЧПУ написанной программы по резке карты раскроя.
3. Вывод режущих элементов в точки начала координат.
4. Первоначальный «прожег» всей толщины материала. Под действием энергии лазера металл в первоначальной точке нагревается, доводится до температуры кипения, испаряется и прожигается насквозь.
5. Перемещение режущего луча по траектории, заданной управляющей программой.

Резка металла лазером имеет некоторые особенности. Процесс полного испарения металла из зоны реза происходит только при раскрое листов небольшой толщины. Это связано с незначительной шириной режущего канала относительно толщины разрезаемого листа. На «больших глубинах» расплавленному материалу некуда испаряться и его удаление в жидком агрегатном состоянии происходит струёй вспомогательного газа, направленного в зону реза.

Лазерная резка: преимущества и недостатки

По сравнению с другими способами эта методика имеет множество преимуществ:

• Обработка нержавеющих и высоколегированных марок стали.
• Обработка цветных металлов и сплавов.
• Минимальная ширина реза (не более 10 % от толщины листового проката).
• Возможность резать тонкие и сверхтонкие толщины.
• Отсутствие коробления конечных изделий от температурных деформаций.
• Минимизированный по времени процесс изготовления.
• Минимизация технологических выпадов в карте раскроя.

При наличии множества неоспоримых преимуществ в технологии резки лазером существует особенность, которую можно считать недостатком: максимальная толщина разрезаемого металла, доступная для лазера, не может превышать 40 мм. Для изготовления заготовок из более толстых листов придётся использовать другое технологическое оборудование.