Лазерне різання – специфіка процесу, устаткування, матеріали

У будівельній  і виробничою сферах великою популярністю користується нарізка деталей за допомогою лазерних установок. Механічна дія на матеріал при такому процесі зводиться до нуля, і це гарантує відсутність деформацій робочої поверхні. Експлуатація лазерів дозволяє отримати високоякісні деталі, уникнувши при цьому виробничих витрат, пов’язаних з людським чинником. Проте лазерне різання металу від1 деталі має ряд нюансів. Пропонуємо з ними ознайомитися.

Як працює лазерне різання

Лазерне різання металу від1 деталі може робитися різними способами: за допомогою кисню,  з використанням суміші газів (аргону або азоту), за допомогою стислого повітря. Вибір газу для різання променем залежить від того, з якого матеріалу складається деталь, яку  товщину має заготівля, чи має відбутися подальша обробка. Наприклад, використання кисню дозволяє добитися максимально високих температур при різанні, а аргон буде незамінний при нарізуванні титану і цирконію.

Сучасні лазери призначені для розкроу металу завтовшки від0,2 мм до40 мм. Принцип лазерного різання полягає в тому, що промінь забезпечує займання, плавлення, випар, видування газовим струменем матеріалу тієї ділянки, на яку він спрямований.

Залежно від тіла, яке генерує промінь, можна виділити три типи устаткування для листового лазерного різання:

• Твердотілі лазерні верстати. Забезпечені діодом і стержнем, що складається з рубіна, граната або неодимового скла. Потужні лампи направляють заряд енергії на оптичний стержень, який здійснює її проекцію на робочу поверхню. Фокусування здійснюється у тому числі завдяки дзеркалам і призмі. Твердотіле устаткування призначене для розрізання міді, алюмінію, алюмінієвих сплавів, латуні.
• Волоконні. Генератором променя служить оптоволокно. Сучасні верстати оснащені опцією швидкого налаштування розміру фокальної плями, завдяки чому значно підвищилася продуктивність нарізки деталей з міді, сталі, алюмінію.
• Газові. Генератором виступають гази-зазвичай гелій, вуглекислий газ і азот. Вони під тиском поступають в газорозрядну трубку, активуючись при цьому електричними імпульсами. Перевага лазерного різання газовими верстатами в тому, що їй підлягають навіть високоміцні сплави.

Управління верстатом для лазерного різання деталей

Автоматизований верстат для нарізування металу лазером складається з безпосередньо лазера, забезпеченого джерелом живлення, системи управління, а також контура, що забезпечує передачу випромінювання в зону різання. За принципом дії це випромінювання нагадує плазмову дугу або газове полум’я, проте має набагато більшу концентрацію потужності-до5 000 Вт.

Управління лазерним верстатом досить нескладне. Для здійснення лазерного різання деталей витратний матеріал фіксується на робочому столі. Потім у блок управління задаються параметри майбутньої деталі (довжина, ширина), вказуються тип і товщина листового металу. Откалибровка  фокусу і вибір відстані від різака до поверхні, що розрізає, відбувається автоматично. У автоматичному режимі відбувається і температурний контроль.& nbsp; Якщо технічний процес вимагає подання допоміжних газів, то до апаратури необхідно підключити балони з необхідною речовиною. Для цього передбачені патрубки, забезпечені клапанами. Захисний кожух захищає оператора і інший персонал від дрібних часток металу.

Лазерне різання яких матеріалів можливе

Різання лазерним променем можливе, якщо основний матеріал-це:

• Сталь звичайна. Максимальна товщина сталевого листа повинна не перевищувати20 мм, інакше треба звернутися до іншого методу.
• Сталь нержавіюча. Обмеження по товщині складає16 мм. Саме при таких показниках вдасться уникнути виникнення облоя або ж його можна буде видалити без наслідків. Лазерне різання нержавіючої сталі завтовшки більше16 мм можливе тільки в расплавном режимі, і зона різання буде шорсткою і з трудноудаляемыми надлишками матеріалу.
• Латунь. Для лазерного різання цього металу підійдуть листи завтовшки не більше12 мм, оскільки опір матеріалу досить великий. Накопичення облоя не уникнути, проте він ліквідовується легко.
• Сплав алюмінію. Можна рі
  зати лист металу завтовшки не більше10 мм. Також утворюється облой в зоні різання.

Кожному типу металу відповідає свій різновид лазера.

Увага! Принцип лазерного різання непридатний для наступних металів: вольфрам, титан, латунь, молібден, оксидований алюміній. Усі вони мають високу міцність, яка призводить до виходу лазерного устаткування з ладу.

Переваги і недоліки лазерного різання

Лазерне різання має ряд позитивних якостей. Наприклад:

• При її проведенні відсутня механічна дія на оброблювану поверхню. Завдяки цьому можна нарізувати матеріали, які при звичайному різанні отримали б ушкодження або деформувалися.
• Обробці підлягають багато видів металів, у тому числі сплави алюмінію і різні типи стали.
• Найчастіше лазерне різання листового металу не супроводжується виникненням облоя. Інакше він легко віддаляється з поверхні, не залишаючи подряпин.
• Деталі при нарізуванні не нагріваються. Можна застосовувати лазерне різання листа навіть для тих металів, які мають високу теплопровідність.
• Розкрій матеріалу повністю автоматизований. Погрішність при нарізці складає не більше0,1 мм, відсоток відходів мінімальний. Це дозволяє понизити собівартість виробництва.
• Висока продуктивність лазерного устаткування, у результаті-значно економиться час різання.
• Немає необхідності придбання дорогих молдов або прес-форм.
• Універсальність устаткування. За допомогою пристосування для лазерного різання металу можна виготовляти найрізноманітніші типи деталей.
• У разі потреби, устаткуванням для різання листових металів можна здійснювати фрезерування і висвердлювання отворів потрібного діаметру і глибини.

Переваги лазерного різання супроводжуються деякими недоліками:

• Листовий метал, що підлягає різанню лазером, не може бути товщий40 мм, а його площа-більше1500 на3000 мм.
• Цей спосіб різання відносно доріг.
• Неможливо робити внутрішнє різьблення.
• Потрібне налаштування устаткування перед кожним використанням.

Лазерне різання деталей : приклади

Удавшись до лазерного різання, ви за відносно короткий проміжок часу можете отримати деталі, вживані в машинобудуванні; комплектуючі для торгового устаткування (у тому числі стелажів, шаф, підтримувальних установок, полиць і так далі); декоративні елементи для дизайну приміщень; деталі для вивісок, бігбордів і інших рекламних носіїв; трафарети, шаблони і багато що інше. Користуються популярністю і різані лазером елементи опалювального устаткування-печей, димарів, котлів, і деталі обгороджувань, воріт. Принцип лазерного різання застосовується при виготовленні багатьох деталей ліфтового устаткування і вендинговых апаратів.

Як можна помітити, лазерним різанням користуються в тих випадках, коли необхідно отримати високоякісні деталі з мінімальною шириною реза, гладкими і рівними краями, і при цьому є можливість нехтувати деякою зміною кольору виробу в місці розкроювання.

Що краще-різання металу лазером або плазмою

Плазмове різання відрізняється від лазерної тим, що проплавлення металу робиться за допомогою плазмової дуги, тоді як плазмовий струмінь видаляє розплав. Різання плазмою застосовують  для обробки тонколистового металу, проте економічно доцільно використати для товстих поверхонь: міді (до80 мм), чавуну (до90 мм), алюмінію (до120 мм), сталей (до150 мм). Хороша якість отворів гарантована у разі, якщо їх діаметр буде не менше діаметру поверхні, що розрізає плазмою. Нижні кромки отворів, як правило, менше за верхніх. Поверхня реза конусна і складає від3 до10 градусів.

Про особливості плазмового зварювання можна прочитати тут.

Експлуатація лазера має найбільшу ефективність при нарізці стали завтовшки до6 мм. Сфокусоване лазерне випромінювання робить якісні вузькі резы, діаметр зроблених отворів в нижній частині мають дещо більший розмір, ніж у верхній. Відхилення кромки реза від заданих параметрів-близько0,5 градуса.

Вибираючи між плазмою і лазером, варто орієнтуватися передусім на тип і товщину матеріалу, підмета обробці. Окрім цього,
варто врахувати, що лазерне устаткування має  велику ціну, проте при необхідності  вирізування великої кількості отворів в деталі годинна вартість використання плазмового верстата вища.

На закінчення

Принцип лазерного різання може бути застосовний в усіх випадках, коли потрібно високоточну нарізку деталей, фрезерування або гравіювання. Устаткування незалежно від його типу (твердотіле, газове, волоконне) дозволяє здійснити розрізання листів металу  практично в автоматичному режимі. При цьому гарантовані акуратна поверхня реза, мінімальна кількість облоя або його повна відсутність, мінімальна погрішність нарізки, висока продуктивність. Переваги лазерного різання чисельно перевищують її недоліки, найбільш суттєвою з яких видається вартість. При виборі між лазерним і плазмовим різанням варто звернути увагу на ціну устаткування і годинну вартість  його експлуатації, а також на товщину робочого матеріалу.