Лазерная обработка металла: Обработка металла лазером: преимущества и особенности технологии

Обработка металла лазером: преимущества и особенности технологии

 

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Где преимущественно применяется технология обработки металла лазером
• Какие существуют способы обработки металла лазером
• Какое оборудование используется для лазерной обработки металлов
• Каковы особенности лазерной обработки различных видов металла

Научно-технический прогресс позволил сократить долю ручного труда в производстве. Благодаря разработке передовых инновационных технологий процесс металлообработки стал автоматизированным. Обработка металла лазером позволяет повысить сложность, скорость и точность производственных операций. Из этой статьи вы узнаете об особенностях и преимуществах этой современной технологии.

 

История технологии обработки металла лазером

 

В инновационной технологии обработки металла лазером воплотились все передовые достижения академической физики. Оптический квантовый генератор или лазер был открыт во второй половине XX века. Лазерное устройство лавинообразно генерирует фотоны с одинаковой энергией, направленностью движения и поляризацией и преобразует энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию монохроматического когерентного света. Этот удивительный оптический прибор излучает мощный узконаправленный пучок интенсивного света.

Открытие было высоко оценено физиками и инженерами. В 1962 году, после испытания первого лабораторного квантового генератора, американская фирма «Спектра физикс» разработала и представила на рынке коммерческие лазеры. Это был настоящий революционный прорыв в лазерных технологиях. Позже были созданы различные типы и модификации лазера – от микроприборов до гигантских установок. Например, длина лазерной установки «Нова» в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора в США составляет 137 м, а ее суммарная мощность – 1014 Вт. Лазерное оборудование широко используется в научных и производственных областях.

Уже в 70–80 годы XX века началось интенсивное развитие лазерных технологий, которые с большим успехом применялись в обработке металла: сварке, закалке, наплавке, маркировке, резке. С помощью лазерного оборудования изготавливались различные детали и элементы конструкций: прокладки, кронштейны, дисковые пилы, панели, щитки для приборов, двери, декоративные решетки.

Изобретение кинематических сложных роботов-манипуляторов и гибких оптоэлектронных лучепроводов позволило расширить возможности лазерной металлообработки. В современном производстве с помощью лазера осуществляется резка пространственных металлоизделий.

Сегодня обработка металла лазером – это высокоэффективный технологический процесс. Лазерные станки являются высокотехнологичным современным оборудованием благодаря уникальным свойствам лазера: высокой мощности излучения – до 108-109 Вт/см2 в непрерывном режиме и до 1016-1017 Вт/см2 в импульсном.

Лазерный луч легко управляется автоматизированными системами. Мощное излучение мгновенно нагревает и прожигает сфокусированную зону. При охлаждении металла заготовка не деформируется и сохраняет свою форму. Область резки очищается от продуктов сгорания способом продувки с использованием технологического газа: кислорода, азота, воздуха.

В каких сферах применима обработка металла лазером

 

Открытие лазера можно назвать одним из самых значимых научно-технических достижений XX века. Разработка универсальных лазерных технологий способствовала рождению современных направлений научной и технической оптики, появлению новых промышленных отраслей.

Лазерные технологии применяются не только для обработки различных материалов, они стали незаменимым элементом специализированных информационных систем, широко используются в науке, медицине, при создании военной техники.

Рекомендовано к прочтению

Лазерная резка, в отличие от механического метода, является более эффективным и экономически выгодным способом раскроя любых металлических листов. Такой метод металлообработки не наносит вреда материалам, полностью исключает деформацию, не требует дальнейшей постобработки.

При обработке металла лазером снижается расход материалов. Современные лазерные станки оснащены специальными программами, которые автоматически помогут рассчитать наиболее экономичный способ раскроя материала.

Лазерная металлообработка является универсальной и востребованной в различных производственных областях: строительстве, машиностроении, станкостроении. С помощью лазера можно изготовить не только крупные массивные детали, но и хрупкие декоративные элементы.

Преимущества и недостатки обработки металла лазером

 

Лазерная обработка является самым эффективным и высококачественным способом резки различных металлов. Весь технологический процесс раскроя автоматизирован и выполняется по заданным критериям. Лазер хорошо режет любые металлы с различными показателями теплопроводности.

Высокая энергетическая мощность лазерного луча обеспечивает расплавление металла в области резки. Но при этом полностью исключается даже минимальная деформация заготовки, так как зона термического воздействия очень ограничена. Эта особенность позволяет использовать лазерную технологию для обработки мягких металлов.

Преимущества обработки метала лазером:

• Полностью исключается механическое воздействие на заготовку или деталь. Лазерная технология позволяет резать мягкие, хрупкие материалы без риска деформации.
• Возможность обрабатывать твердые сплавы.
• Высокая точность раскроя и реза. Кромка в зоне резки очень ровная, отсутствуют наплывы, заусеницы и другие дефекты.
• Не требуется последующая дополнительная обработка готовых изделий.
• Есть возможность вырезать заготовки и детали даже самой сложной геометрической формы.
• Простота и легкость управления оборудованием. Рисунок детали выполняется в чертежной программе и переносится в компьютер лазерного оборудования для выполнения резки.
• Высокая производительность. Обработка металла лазером происходит в 10 раз быстрее, чем резка с помощью газовой горелки.
• Высокая скорость раскроя тонколистового проката.
• Максимальная экономия расходных материалов за счет компактного размещения деталей на листе.
• Экономическая эффективность. Снижение затрат при изготовлении небольших партий деталей, так как отсутствует необходимость изготовления форм для прессования или литья.

Недостатки обработки метала лазером:

• Высокая стоимость оборудования.
• Низкая эффективность обработки металлов и сплавов с высокими отражающими свойствами: алюминием, нержавеющей сталью.
• Допустимая максимальная толщина металлического листа – 20 мм.

Виды обработки металла лазером

В современном промышленном производстве все чаще применяются лазерные установки. С помощью этой уникальной технологии осуществляется резка, формовка, стыковка материалов. Лазерным лучом можно нанести покрытие или изменить свойства различных материалов: металла, пластмассы, древесины, бумаги и металла.

Наиболее востребованными лазерными технологиями являются: прямое лазерное спекание (DMLS), лазерная и лазерно-механическая гибка, лазерная резка и лазерное сверление, лазерная сварка.

1. Прямое лазерное спекание металлов.

 

Технология прямого лазерного спекания позволяет быстро изготовить образцы любых металлических деталей без ограничения в геометрической форме. Таким способом изготавливаются металлические формообразующие вставки пресс-форм для литья полимеров под давлением.

Для выполнения прямого лазерного спекания в компьютер вводятся данные в трех измерениях. С помощью высокотемпературного лазерного луча металлический порошок равномерно и постепенно наплавляется вдоль контура заготовки в соответствии с 3D-данными. Готовые детали отличаются высокой прочностью и могут выдерживать максимальные механические нагрузки.

Прямое лазерное спекание применяется для обработки таких сплавов и металлов, как:

• высококачественная сталь;
• инструментальная сталь;
• титан;
• алюминий.

2. Лазерная гибка металлов.

 

С помощью технологии лазерной гибки осуществляется загибание заготовки. Лазерный луч нагревает зону обработки на плоской металлической пластине. Поверхность, не прогретая лазером, препятствует расширению металла в месте нагрева. Под действием возникшего механического напряжения пластина сгибается. Происходит пластическая деформация металла, вследствие которой пластина после охлаждения сохраняет новую форму.

При выполнении лазерно-механической гибки место сгиба сначала нагревается с помощью лазерного луча, а затем осуществляется механический загиб пластины. Эта технология позволяет уменьшить механическое воздействие в процессе гибки и увеличить относительное удлинение при разрыве металла. Такая обработка металла лазером дает возможность получить больший угол при меньших радиусах изгиба.

3. Лазерная резка металлов.

 

Технология лазерной резки позволяет с помощью лазерного луча выполнить термическую резку металлических листов или трехмерных заготовок: труб, профилей.

Метод лазерной резки используется в случае, если необходимо быстро и с высокой точностью произвести обработку геометрически сложных, двух- или трехмерных заготовок, сделать трехмерные вырезы в труднодоступных зонах, выполнить бесконтактную резку. Скорость обработки составляет от 10 до 100 и более м/мин. Лазерная резка, по сравнению с вырубкой в штампе, является экономически выгодным способом изготовления даже небольшого количества заготовок.

В производстве могут использоваться комбинированные установки, оснащенные фокусированным лазером высокой мощности для лазерной резки и вырубной головкой для вибрационной высечки и вырубки в штампе. На таком оборудовании можно выполнить две операции – лазерную резку и вырубку в штампе. В таких устройствах обычно применяется углекислотный (газовый), твердотельный или волоконный лазер.

4. Лазерное сверление металлов.

 

Обработка металла лазером осуществляется без снятия стружки. С помощью лазерного луча внутрь заготовки локально передается мощный поток энергии. В зоне лазерного воздействия материал ионизируется, превращается в пар (плазму) и испаряется. Чтобы исключить образование наплавления по краю отверстия, образовавшаяся плазма отбрасывается в сторону под давлением, которое возникает между внешней средой заготовки и местом сверления.

• Одноимпульсное лазерное сверление.

 

Отверстие сверлится за один импульс лазерного излучения. У способа одноимпульсного сверления есть свои недостатки: большая энергозатратность импульса; ограничение толщины заготовки, в которой делаются отверстия; коническая форма отверстий из-за постепенного ослабления тепловой энергии при передаче внутрь материала.

• Ударное лазерное сверление.

 

Отверстие сверлится за несколько импульсов лазерного излучения – лазер несколько раз бьет в одну и ту же точку на заготовке. При каждом импульсе материал испаряется и вытесняется из отверстия под действием испарившейся составляющей. В результате многоимпульсной обработки металла лазером получаются более глубокие (около 100 мм) отверстия, чем при одноимпульсном сверлении.

К преимуществам этого способа сверления можно отнести следующие возможности: сделать отверстия под углом к поверхности заготовки; просверлить отверстия в материалах повышенной твердости, получить качественный результат сверления. Недостатком является более длительный процесс выполнения технологической операции.

• Лазерное трепанирование (вырезание отверстий).

 

Отверстие любого диаметра сверлится лазерным лучом, который пульсирует и вращается. После высверливания в заготовке первого отверстия рядом с ним с некоторым перекрытием делается другое. Как показывает практика, наиболее соответствующим является перекрытие от 50 до 80 % площади отверстия.

• Ударное сверление вращающимся лазерным лучом (лазерным «спиральным сверлом»).

 

Этот способ сверления по принципу выполнения очень похож на ударное лазерное сверление, разница лишь в том, что лазерный луч дополнительно вращается. Лазерное «спиральное сверло» снимает с заготовки материал в виде стружки-спирали. Метод ударного сверления вращающимся лучом позволяет добиться высокого качества обработки металла лазером.

5. Лазерная сварка металлов (LBW).

 

Лазерная сварка применяется для соединения нескольких металлических деталей. Лазерный луч является концентрированным источником тепловой энергии. Такая сварка отличается большой глубиной и высокой скоростью выполнения сварочной операции. В результате получается тонкий и качественный сварной шов. Технология лазерной сварки часто используется в машиностроении.

Для электронно-лучевой (EBW) и лазерной сварки характерна высокая плотность энерговыделения (в среднем 1 МВт/см2). Тепловая мощность луча обеспечивает большую скорость нагрева и быстрое охлаждение рабочей зоны. Термическое влияние лазера распространяется на небольшие области заготовки.

Для сварки используются только лучи небольшого диаметра, размер лазерного пятна варьируется от 0,2 мм до 13 мм. Энергетические затраты зависят от глубины проникновения луча и положения фокальной точки. Чем больше глубина проникновения, тем выше энергозатратность. При расположении фокальной точки ниже поверхности заготовки расходуется максимальное количество энергии.

Выбор непрерывного или пульсирующего лазерного луча зависит от свойств свариваемых заготовок. Для соединения тонких материалов (например, лезвия бритвы) выбирают импульсы длительностью порядка миллисекунд, а для выполнения глубокой сварки необходим непрерывный лазерный луч.

Лазерную сварку называют универсальной технологией, так как с ее помощью можно выполнить соединение деталей из различных металлов и сплавов: алюминия, титана, сталей (нержавеющих, углеродистых, высокопрочных низколегированных).

Лазерная сварка, как и электронно-лучевая, отличается высоким качеством. Но высокая скорость охлаждения при сваривании высокоуглеродистых сталей может привести к растрескиванию шва. Скорость сварки зависит от количества затраченной энергии, типа заготовок и толщины металла. Газовые лазеры обладают высокой мощностью и преимущественно используются для крупносерийного производства в автомобилестроении.

Какое оборудование используется для обработки металла лазером

 

Оборудование для лазерной металлообработки различается по источникам излучения и выходной мощности, которая определяет металлический материал. Твердотельные (на гранате с неодимом Nd:YAG) квазинепрерывные и импульсно-периодические лазерные источники с выходной мощностью от 100 до 300 Вт предназначены для обработки черных металлов и нержавеющей стали. Газовые непрерывные СО2 лазерные источники с выходной мощностью до 2500 Вт используются для обработки черных металлов легированных сталей и некоторых других видов сплавов.

В комплект оборудования для обработки металла лазером входит:

• лазер, оснащенный системой охлаждения и системой питания;
• координатный стол для крепления заготовки;
• компьютерная система управления координатным столом;
• устройство подачи технологического газа;
• вентиляционная система.

 

Для обработки металла используется лазер с очень большой мощностью излучения. Чтобы предупредить его перегрев, лазерная установка оснащена двухконтурной водяной системой охлаждения или холодильным компрессором на фреоне. Выбор источников питания лазера зависит от практикоориентированных технологических задач. Трансформаторные схемы питания способны выдерживать большие нагрузки, обеспечивают непрерывную работу и считаются более надежными. При минимальных мощностях используются импульсные блоки питания.

Координатный стол – это высокоточное автоматизированное оборудование, оснащенное портальной схемой. Заготовка, неподвижно закрепленная на координатном столе, режется лазерным лучом, который перемещается по координате. Но могут быть и другие схемы. Например, при резке Nd:YAG лазерный луч перемещается по одной координате, а стол с закрепленной заготовкой двигается по другой координате.

Промышленная компьютерная система для управления координатным столом оснащена различными аппаратными устройствами: приводом, датчиками и т. д. Все поставленные задачи выполняются с помощью программного обеспечения, в состав которого входят:

• Программа ввода исходных данных (электронных чертежей) в графических редакторах AutoCad, CorellDraw, Adobe Illustrator и др. Используются следующие форматы данных: *.plt, *.ai, *.dxf, *.cf2.
• Программа управления поворотом, масштабированием, размножением исходного файла (электронного чертежа) по рабочему полю стола.
• Программа настройки параметров лазерной обработки и режима врезки, автоматического учета ширины реза, определения внутренних и внешних контуров, корректировки режима резки непосредственно в технологическом процессе.
• Программа настройки параметров координатного привода и рабочей среды оператора, генерации (рисования) простейших геометрических форм.
• Программа подключения внешних устройств, управления лазерным излучателем, обеспечения связи с внешней локальной сетью.

 

При выполнении лазерной резки используется различный технологический газ – кислород для щадящей резки черных металлов, инертный газ азот для нержавеющей стали. При прожигании материала лазерным лучом образуются газообразные и аэрозольные продукты распада. Их удаление осуществляется с помощью специальной вентиляции, которая является обязательным элементом любой промышленной установки для обработки металла лазером.

Для того чтобы лазерный луч попадал точно в цель, оборудование оснащено системой зеркал «летающая оптика». Альтернативой является комплекс деформируемых зеркал, в котором сочетаются стационарные и «портальные» схемы. Луч, прежде чем попасть в сфокусированную точку, отражается в зеркалах и дважды меняет траекторию движения. И хотя в такой системе отсутствует сложная механика, к ее главным недостаткам можно отнести трудности в управлении зеркальными поверхностями.

Современная лазерная установка – это сложный механизм, отличающийся простотой управления. Лазерное оборудование обеспечивает высокую скорость и точность металлообработки.

Компьютерное оснащение позволяет полностью исключить фактор человеческой ошибки, способствует экономичному расходу материалов, гарантирует высокое качество каждого готового изделия.

Полная автоматизация всех операций обеспечивает постоянство сфокусированных лучей. Вся энергия с помощью линз совмещается в один мощный лазерный луч, который при соприкосновении с материалом нагревает поверхность в зоне линии разреза. В то же время остальная область заготовки остается холодной. В результате обработки детали не деформируются, на их поверхности отсутствуют какие-либо дефекты.

Особенности обработки различных видов металла лазером

1. Лазерная обработка алюминия.

 

Алюминиевые заготовки обрабатываются по заданному автоматизированному шаблону. На начальном этапе в программу загружаются исходные данные – электронные чертежи будущей детали. К выполнению этого процесса не привлекаются узкие специалисты. С помощью компьютера рассчитывается наиболее рациональное расположение формы детали на металлическом листе. Процент излишков сведен к минимуму.

Резка стали и деревообработка являются наиболее востребованными технологиями в промышленном производстве.

В сфокусированную на заготовке точку вместе с лазерным лучом подается поток воздуха, который увеличивает энергию излучения, удаляет продукты плавления и шлаки.

Алюминий – мягкий материал, обладающий высокой теплопроводностью. Он быстро поглощает тепловую энергию лазера. Для многих небольших производственных цехов это свойство металла является проблемой, так как для работы с ним необходим мощный лазер.

Особенности обработки алюминия лазером:

• невысокая производственная скорость, так как высокоскоростные установки не обеспечивают необходимый контроль деформации заготовки;
• отсутствует прямой контакт с материалом в процессе всей операции, лазерный луч прожигает поверхность алюминиевого листа;
• продувная зона обеспечивает полную очистку контура;
• при правильно загруженном чертеже автоматизированная установка позволяет изготовить детали самой сложной формы;
• при работе с алюминием ошибки исключены, система ЧПУ полностью контролирует весь технологический процесс.

При обработке мягкого металла лазером к крепежным элементам предъявляются особые требования, это особенно актуально для устаревших лазерных установок. Для лазерной резки не требуется закрепление заготовок – деталь кладется на координатный стол, а лазерная установка автоматически выполняет все операции в соответствии с введенными данными, загруженными электронным чертежом.

2. Обработка нержавеющей стали.

 

Нержавеющая сталь обладает высокой сопротивляемостью к любому виду физического и энергетического воздействия. Поэтому обработка этого сплава является непростым энергозатратным процессом.

Особенности обработки нержавеющей стали лазером:

• Раскрой материала осуществляется бесконтактным способом, в результате этого полностью исключается даже самая незначительная деформация деталей.
• Даже при высокой сопротивляемости материала отсутствует фактор погрешности.
• При лазерной резке листовой стали не образуются дефекты, такие как: заусеницы, отслоение краев, заусениц, деформация кромки края.
• Сокращение временных затрат, следовательно, и снижение стоимости выполнения работ.
• Показатель мощности лазерного оборудования не должен иметь каких-либо ограничений по толщине материала или заготовок. Раскрой любого стального листа осуществляется равномерно, в соответствии с электронным чертежом.

Основным преимуществом обработки нержавеющей стали лазером является высокое качество деталей и длительный период их эксплуатации.

Нержавеющая сталь устойчива к коррозии и процессам окисления. Лазер нисколько не снижает физические характеристики нержавеющих сплавов.

3. Обработка лазером меди и латуни.

 

Чтобы обеспечить правильный раскрой листов меди, необходимо выставить правильные параметры установки ЧПУ, именно от этого будет зависеть качество изготовленных деталей. Резка выполняется на низких скоростях и при максимальной мощности лазера. Несоблюдение технологических правил отразится на конечном результате – нарушится структурная целостность заготовки, произойдет деформация кромок.

Для лазерной резки латуни нет необходимости в особой настройке программы, достаточно выставить стандартные параметры ЧПУ. Лазерная технология гарантирует изготовление деталей высокого качества. В процессе обработки металла лазером не нарушаются физические свойства материала, исключается деформация изделий и образование дефектов. Подобную резку можно по праву назвать современной технологией ювелирной металлообработки.

Почему следует обращаться 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 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.

Лазерная металлообработка: что умеет «мирный» лазер?

 

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Что из себя представляет процесс лазерной металлообработки
• Какие существуют типы лазеров
• Что можно сделать с помощью лазерной металлообработки
• В чем заключаются преимущества лазерной резки металлов

В промышленном производстве в последнее время все чаще стали использовать лазер. С помощью лазерных установок выполняют такие операции, как формовка, резка, стыковка и т. п., причем работать можно с самыми разнообразными материалами – деревом, пластмассой, бумагой и пр. В этой статье мы поговорим о том, что собой представляет лазерная металлообработка, которую относят к одной из передовых техник работы с металлом.

Благодаря современному оборудованию, позволяющему выполнять необходимые настройки мощности лазера и выбирать глубину проникновения луча, можно резать и выполнять гравировку в соответствии с любыми потребностями клиента. Какие типы лазерной металлообработки существуют и в чем ее основные преимущества, узнаете из нашей статьи.

 

Особенности лазерной металлообработки

Из названия сразу становится понятно, что лазерную металлообработку выполняют посредством лазерного луча, который подается из специальной установки. Благодаря своим свойствам луч на небольшой площади обрабатываемой поверхности фокусирует энергию высокой плотности. В результате обрабатываемый материал начинает активно разрушаться (плавиться, сгорать, испаряться и т. п.).

 

Оборудование для лазерной металлообработки способно сконцентрировать на обрабатываемой поверхности энергию плотностью 108 Ватт на квадратный сантиметр. Понять, каким образом получается подобный эффект, невозможно, не разобравшись предварительно со свойствами лазерного луча. Для него характерны:

• Постоянство длины и частоты волн (монохроматичность). В этом состоит его основное отличие от световых волн. Благодаря такому свойству не составляет труда сфокусировать луч на любой поверхности, воспользовавшись обычными оптическими линзами.
• Высокая направленность и небольшой угол наклона. Это дает возможность получить сфокусированный луч.
• Когерентность, означающее согласованность и резонирование большого числа волновых процессов, происходящих в лазерном луче. Благодаря этому суммарная мощность излучения возрастает в разы.

В двух словах лазерную металлообработку можно описать следующим образом. Луч, воздействуя на обрабатываемую поверхность, быстро нагревает и расплавляет ее. А так как он продолжает действовать на подвергаемый обработке металл, то температура в месте контакта достигает точки кипения, заставляя материал испаряться.

Какие существуют типы лазеров

Есть несколько технологий лазерной резки металла, определяемых в зависимости от вида рабочего элемента – лазера, и его мощности. На сегодняшний день можно выделить три основных вида лазерных установок:

• твердотельные с мощностью, не превышающей 6 кВт;
• мощность газовых установок достигает 20 кВт;
• самыми мощными являются газодинамические установки, минимальная мощность которых составляет 100 кВт.

В промышленности в основном используются твердотельные установки, предназначенные для лазерной металлообработки.

 

Лазерное излучение в подобных установках, за счет которого и происходит резка металла, может быть как импульсным, так и непрерывным. Рабочие элементы (рабочее тело) в таких устройствах представлены рубином, стеклом с примесью неодима или флюорита кальция. Основным преимуществом этого типа оборудования является возможность создания мощнейшего лазерного импульса за доли секунды. Газовые лазерные установки больше соответствуют научным либо техническим целям, в промышленности они находят применение нечасто.

 

Рабочим телом в такого рода оборудовании является смесь газообразных веществ, которая применяется в процессе лазерной металлообработки. Установки работают за счет азота, углекислого газа и гелия. Электрический ток, воздействуя на атомы этих газов, возбуждает их, благодаря чему начинают проявляться такие свойства, как монохроматичность и направленность. Именно их и можно назвать основными достоинствами газовых лазерных установок.

Самыми мощными являются газодинамические лазеры, рабочим веществом которых является углекислый газ.

 

Процесс лазерной металлообработки выглядит следующим образом: нагретый до определенной температуры углекислый газ поступает в узкий канал, в котором происходит расширение его структуры, после чего газ охлаждается. В результате образуется необходимая энергия, за счет которой и выполняется лазерная резка металлов.

Что можно сделать с помощью лазерной металлообработки

Среди основных технологий лазерной металлообработки можно выделить прямое лазерное спекание, лазерную и лазерно-механическую гибку, лазерную сварку, лазерное сверление и лазерную резку. Остановимся на каждом из этих процессов немного подробнее.

1. Прямое лазерное спекание металлов.

Прямое лазерное спекание металлов – обладающий высоким потенциалом способ, позволяющий быстро изготавливать металлические прототипы. С его помощью производят металлические формообразующие вставки пресс-форм, которые в дальнейшем используются в процессе литья пластмасс под давлением, а также изготавливают образцы и прототипы разного рода деталей.

 

В процессе лазерного спекания металлический порошок при помощи лазерного луча постепенно наплавляют по контуру заготовки. Для этого при таком виде лазерной металлообработки используются 3D-данные. Для изготовленных посредством данной технологии деталей характерны высокая прочность, а также устойчивость к разного рода механическим воздействиям.

При помощи лазерного спекания обрабатывают следующие материалы:

• высококачественную сталь;
• инструментальную сталь;
• титан;
• алюминий.

Рекомендовано к прочтению

2. Лазерная и лазерно-механическая гибка металлов.

Этот вид лазерной металлообработки предполагает, что заготовки будут загибаться под воздействием лазерного луча. Узконаправленный нагрев металлической пластины приводит к тому, что она начинает расширяться в определенном месте, однако ее расширение невозможно из-за расположенных рядом холодных частей поверхности, не подвергавшихся воздействию лазера. Возникающее в процессе механическое напряжение приводит к сгибанию плоской пластины. Процесс сопровождается пластическими деформациями металла, за счет которых пластина не возвращается к прежней форме, а остается деформированной и после того, как остынет.

 

При выполнении лазерно-механической гибки металлов места сгиба нагревают лазерным лучом, а затем механически сгибают. Использование этой технологии позволяет снизить прилагаемые механические усилия для деформации заготовки, увеличив при этом относительное удлинение при разрыве металла. Таким образом, обеспечивается возможность придать заготовке больший угол, хотя радиус изгиба будет при этом меньшим.

3. Лазерное сверление металлов.

При подобном способе обработки металлов не образуется стружка. Лазерная установка направляет внутрь детали такое количество энергии, что она ионизирует и испаряет материал в месте воздействия.

 

Большая разница в давлении между всей деталью и местом сверления приводит к отбрасыванию ионизированного пара (точнее, плазмы) в сторону. При использовании этого способа металлообработки необходимо следить за тем, чтобы по краям просверленного отверстия не образовывалось наплавление металла.

4. Лазерная сварка металлов.

Технология лазерной сварки металлов предполагает соединение деталей конструкций за счет воздействия лазерного луча. Он выступает в роли источника сконцентрированной тепловой энергии. При лазерной сварке образуется тонкий сварочный шов, достигается большая глубина и высокая скорость работы. Технология находит применение в промышленном производстве крупных партий деталей, например, в автомобилестроении.

 

Лазерную сварку можно отнести к универсальным способам соединения деталей, она одинаково хороша для обработки углеродистой стали, высокопрочной низколегированной стали, а также для заготовок из нержавеющей стали, алюминия и титана. Этот вид лазерной металлообработки отличается высоким качеством, схожим с электронно-лучевым методом соединения металлов. На скорость работы влияет количество затраченной энергии, а также тип и толщина заготовок. Мощные газовые установки прекрасно справляются с производством крупных серий деталей.

5. Лазерная резка металлов.

К этой технологии обращаются при необходимости разрезания листового металла, а также для изготовления трехмерных заготовок, например, таких, как трубы или профили.

Лазерная резка металлов незаменима при работе с заготовками, имеющими сложную геометрическую форму (двух- или трехмерную). Без данной технологии не обойтись в случаях, когда обработка должна быть выполнена не только точно, но и быстро (в основном, со скоростью от 10 до 100 и более м/мин), при необходимости производства трехмерных вырезов (включая, работу с труднодоступными местами заготовки), а также при выполнении бесконтактной работы с деталями практически без приложения усилий.

Если сравнивать лазерную металлообработку с прочими видами обработки металлов (например, вырубкой в штампе), она будет экономически обоснованной, даже если речь идет об изготовлении деталей небольшими партиями.

 

В наши дни производятся комбинированные установки, сочетающие в себе, кроме преимуществ лазера, также и достоинства, которыми обладают вибрационная высечка и вырубка в штампе. С их помощью можно осуществлять не только лазерную резку контуров заготовок, но и работать с вырубной головкой. Подобные установки оснащаются фокусированными мощными лазерами. В основном пользуются углекислотными (газовыми) аппаратами, однако все чаще обращаются к твердотельному и волоконному лазеру. Последний обладает большей эффективностью и лучше поддается фокусировке.

Лазерная металлообработка, резка и гибка осуществляется путем:

• плавления обрабатываемого материала;
• испарения металла.

Второй вариант предполагает использование более мощного оборудования, что повышает расход электроэнергии и может быть необоснованным с экономической точки зрения. Кроме того, подвергать такой обработке можно только детали определенной толщины (тонкостенные).

Чаще всего прибегают к лазерной резке металлов путем плавления обрабатываемого материала. С недавних пор при ее выполнении используются газы (кислород, азот, воздух, инертные), направляемые в место реза за счет специальных установок.

Этот способ лазерной металлообработки снижает затраты электроэнергии, увеличивает скорость обработки, позволяет пользоваться установками невысокой мощности для обработки толстостенных металлов. Такую технологию нельзя назвать именно лазерной резкой, скорее, этому способу подойдет название газолазерного.

Преимущества лазерной резки металлов

Среди прочих видов лазерной металлообработки наибольшим спросом пользуется резка металлов, обладающая следующими достоинствами:

• Универсальностью. При помощи лазера можно резать различные материалы – хрупкие и более прочные металлы, пластик или дерево. Использование лазера не предполагает механического контакта с заготовкой. При этом получаемые детали могут иметь совершенно любую форму.
• Точностью. Лазерная металлообработка позволяет получить максимально точный разрез. К тому же деталь не будет деформирована или поцарапана, она выйдет совершенно ровной и гладкой.
• Широким диапазоном толщины металла. При помощи лазера можно резать медь и латунь, толщина которых составляет от 0,2 до 14 мм, сталь и изделия из алюминиевых сплавов толщиной от 0,2 до 20 мм, нержавеющую сталь, толщина которой может достигать 50 мм.
• Отсутствием необходимости в дальнейшей обработке. Детали, которые получают в результате лазерной резки, можно сразу же использовать по назначению.
• Оперативностью. Лазурные установки позволяют в сжатые сроки работать как с тонкими стальными листами, так и с конструкциями, изготовленными из твердых сплавов.
• Экономической выгодой. Благодаря лазерной резке можно отказаться от дорогостоящих работ по штамповке и литью. Это особенно актуально при необходимости работы с малыми партиями деталей. Так как заготовки не нуждаются в дальнейшей обработке, а производительность установок и скорость их работы высока, эти факторы снижают себестоимость готовых деталей.

 

Благодаря лазерной резке можно изготавливать детали, имеющие любую герметическую форму, в том числе сложную. При этом сама резка осуществляется очень быстро и предельно точно.

К недостаткам лазерной металлообработки можно отнести высокую цену, отсутствие постоянства в скорости производства, а также работу лишь с заготовками ограниченных размеров. Лазерной резке можно подвергать листы, величина которых не превышает 150 на 300 см. Технология также не подходит для работы с толстостенными металлами. Не стоит забывать и о том, что на эффективность обработки в большей части влияет тип используемого лазера.

Имейте в виду, что отличный результат может гарантировать только профессионал. Неправильная либо неумелая работа с лазерной установкой может повлечь за собой порчу материала.

Почему следует обращаться 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 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.

Лазерная резка металла — преимущества и недостатки технологии

По-простому, лазерная резка — это световое излучение, вызванное атакой фотонов на рабочую среду с усилением за счет ответной реакции. Более подробно — далее

Из школьного курса элементарной физики вы знаете о сильном тепловом воздействии сфокусированного света. Познавательный трюк с увеличительным стеклом ясно показывает возможности преломленного потока солнечного луча.

Принципом действия работы лазера может служить его перевод с английского: усиление света вынужденным излучением. По-простому — это световое излучение, вызванное атакой фотонов на рабочую среду с усилением за счет ответной реакции. Световой поток через систему оптических призм и зеркал фокусируется в узконаправленный луч импульсной или непрерывной модуляции. Мощность и интенсивность лазера зависит от используемого активатора и сложности резонирующих систем.

В качестве первичного активного вещества используют все возможные агрегатные состояния: твердое, газообразное, жидкое и плазменное. Важнейшим критерием является способность к возбуждению и отдаче свободных квантов-фотонов. Накачка первичных световых атомов производится разными способами. Это может быть сфокусированное солнечное излучение, специальные лампы, другие лазеры, электрическое воздействие или химические процессы. Для увеличения силы потока делают многоуровневые атакующие каскады. В основе резонаторов применяют плоскопараллельные и сферические зеркала или их комбинации. Главный параметр хорошего прибора — устойчивое сохранение светового луча и его точная фокусировка.

 

Принцип лазерной резки

Первый лазер был сделан на рубине в 1960 году, он работал в инфракрасном диапазоне и являлся началом эры световых помощников человека. История развития прикладной квантовой науки шла по пути усиления первоначальных систем накачки и совершенствования оптических резонаторов для достижения мощного и управляемого луча. Выискивались новые рабочие среды, были испробованы и получили путевку в жизнь лазерные установки на красителях, на свободных электронах, химические модели и полупроводниковые исполнения.

Производственное использование лазера

Лазер называют самым красочным и одним из важнейших изобретений XX века. Многие годы никто не понимал его практического применения, прибор называли устройством, которое само ищет задачи для решения. Теперь лазерные аппараты лечат людей, исследуют звезды и применятся для развлекательных мероприятий.

Машиностроительные производства давно начали использовать резку металла лазером. Пионерами выступили судостроительные верфи, авиационные заводы и автомобильные гиганты, искавшие передовые методы работы для увеличения производительности труда. Возрастающая конкуренция стимулировала появление инновационных обрабатывающих центров с принципиально новыми системами влияния на рабочий процесс.

К настоящему времени на промышленных предприятиях лазерная резка металла представлена следующими видами установок:

• твердотельные — основанные на кристаллических драгоценных камнях или соединениях редкоземельных элементов, для накачки фотонов используется импульсные лампы или лазерные диоды;
• газовые — в качестве активаторов применяются смеси инертных газов с источником возбуждения в виде электрических разрядов или направленной химической реакции;
• волоконные — активная среда и резонатор сделаны целиком из оптического волокна или скомбинированы с другими конструктивными элементами.

Следующее видео представляет волоконный лазерный станок.

Для работы с цветными металлами и антикоррозионными сталями, имеющими высокую отражающую способность, прикладными исследовательскими институтами разработаны специальные модели традиционных лазеров с резонатором из оптико-волоконной трубки. Световой луч в таких установках более сфокусированный и концентрированный и не рассеивается о зеркальную поверхность алюминиевых, титановых или нержавеющих заготовок.

Широко распространенные газовые СО₂-лазеры работают на рабочей смеси углекислого газа, азота и гелия, зеркала резонатора покрыты серебряным или золотым напылением для увеличения отражающей способности.

Технология лазерной резки металлов постоянно совершенствуется: пробуются новые типы установок, усложняются системы управления процессом, применяются компьютерные комплексы для контроля режимов обработки. Основной упор делается на увеличение точности, чистоты реза и производительности.

Особенности технологического процесса

В результате воздействия светового луча материал заготовки проходит несколько промежуточных изменений для превращения в обработанную деталь:

• первая стадия — воздействие лазера на металл в точке начала реза вызывает нагревание вещества до температуры плавления и появлению усадочной раковины;
• вторая стадия — энергия излучения приводит к кипению и испарению металла;
• третья стадия — при проплавлении заготовки на полную глубину начинается поступательное движение рабочего органа в соответствии с заданной траекторией.

В действительности, процесс испарения металла наблюдается только у тонких заготовок, при средней и большой толщине реза удаление остатков вещества из рабочей зоны производится с помощью струи вспомогательного газа (азот, кислород, воздушная смесь или инертные газы).

Такие установки, работа которой представлена на видео, называют газолазерными резаками.

Активный кислород, подаваемый в зону резания не только выводит продукты плавления металла и охлаждает поверхность среза, но и способствует поддержанию температуры и ускоряет режимы обработки. При лазерной резке не происходит деформации заготовки, следовательно, отсутствуют затраты материала на припуск линейных размеров и необходимость в дополнительных чистовых операциях.

Сравнительные характеристики лазерной и плазменной резки приведены

Современные лазерные комплексы

Мировая станочная индустрия идет в ногу со временем и предлагает своим потребителям самое разнообразное оборудование для лазерной резки металла. Многокоординатные аппараты призваны заменить шумные и низко производительные механические резаки. Мощность лазера зависит от специфики производства и экономического обоснования выбранного агрегата.

Новое поколение прецизионных обрабатывающих станков с ЧПУ позволяют проводить обработку материалов с точностью до 0,005 мм. Площадь обработки некоторых моделей лазерных установок достигает нескольких квадратных метров. Большим достоинством является минимизация человеческого фактора, заключающаяся в высокой автоматизации производственного процесса.

Геометрия детали задается в программный блок, осуществляющий управление лазером и рабочим столом с заготовкой. Системы настройки фокуса автоматически выбирают оптимальное расстояние для эффективного резания. Специальные теплообменники регулируют температуру лазерной установки, выдавая оператору контрольные данные текущего состояния инструмента.

Лазерный станок оснащается клапанными механизмами для подключения газобаллонного оборудования, чтобы обеспечить подачу вспомогательных газов в рабочую зону. Система дымоулавливания призвана оптимизировать расходы на вытяжную вентиляцию, включая её непосредственно в момент обработки. Область обработки полностью экранируется защитным кожухом для безопасности обслуживающего персонала.

Лазерная резка листового металла на современном оборудовании превращается в легкий процесс задания числовых параметров и получения на выходе готовой детали. Производительность оборудования напрямую зависит от параметров станочного комплекса и квалификации оператора, создающего программный код. Технология лазерной резки металлов гармонично вписывается в концепцию роботизированного производства, призванного полностью освободить человека от тяжелого труда.

Производители предлагают различные типы лазерных станков: универсальные и специализированные. Стоимость первых на порядок больше, но они позволяют производить несколько операций и выпускать детали более сложной формы. Большое количество рыночных предложений дает возможность выбора для заинтересованных потребителей.

Преимущества и недостатки

Специалисты машиностроительных предприятий понимают перспективы использования данной технологии для получения точных деталей с хорошей шероховатостью. Область применения обширна: от простого раскроя листового металлопроката до получения сложных кузовных деталей автомобилей. Явные плюсы лазерной резки металлов сводятся к нескольким резюмирующим аспектам:

• высокое качество обработанной поверхности;
• экономия материала;
• способность работы с хрупкими материалами и тонкими заготовками;
• возможность получения деталей сложной конфигурации.

Среди минусов: высокая стоимость оборудования и расходных материалов.

Лазерная резка стали и цветных металлов пользуется большим рыночным спросом. Способность быстро выдавать чистовые детали нестандартной формы привлекает в профильные предприятия заказчиков малых партий разнообразных изделий. Лазерные технологии активно используются в декоративном творчестве при изготовлении дизайнерских украшений и оригинальных сувениров.

Решение о применении лазерной обработки должно приниматься с учетом расчета окупаемости оборудования и величине эксплуатационных расходов. В настоящее время такие установки могут себе позволить, в основном, крупные предприятия с большим производственным циклом. С развитием технологии будут снижаться стоимость станков и количество потребляемой энергии, поэтому в будущем лазерные аппараты вытеснят своих конкурентов из сферы резки любых материалов.

Лазерный раскрой металла

 

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Что лежит в основе лазерного раскроя металла
• Какими преимуществами обладает технология лазерного раскроя металла
• Какие виды лазерного раскроя металла используются на современных производствах
• Какие станки выполняют лазерный раскрой металла

Лазерная резка – это современная технология, используемая для резки и обработки различных материалов (в основном, металлов). Основное ее преимущество в том, что с помощью лазерного раскроя возможно получение деталей сложного контура. В нашей статье вы узнаете о том, что представляет собой лазерный раскрой металла, каковы особенности применения данной технологии и как ее использовать максимально эффективно.

 

На каких принципах основан лазерный раскрой металла

Независимо от того, какой металл используется, его раскрой – это заготовительный процесс, во время которого формируются будущие элементы различных металлических конструкций. Машиностроительные заводы, различные производственные комплексы всегда имеют заготовительные цехи, снабженные специальным техническим оборудованием для раскроя материалов. В зависимости от того, какое оборудование или инструмент используется, формируется либо заготовка, либо готовая металлическая деталь.

 

Значение термина «раскрой метала» можно определить как расположение заготовок на металлическом листе для последующей обработки. Форму обычно берут прямоугольную, но работать можно также и с любой другой. Для процесса раскроя металла в зависимости от используемой технологии характерно появление возвратных и безвозвратных отходов.

Лазер по праву считается одним из самых ярких и наиболее значимых открытий прошлого века. Изобретен он был еще в 1960 году и работал на рубине в инфракрасном диапазоне. Лазер стал прорывом, позволившим человеку «приручить» свет и использовать его в своих интересах.

Прикладная квантовая наука стремительно развивалась. Пройдя путь от постепенного усиления изначальных систем накачки и модернизации оптических резонаторов, ей удалось получить сильнейший, управляемый луч. Находились новые активные среды, проходили испытания и начинали использоваться на практике химические и полупроводниковые лазеры, модели на красителях и на свободных электронах.

Раскрой металла лазером давно начали внедрять в машиностроении. Первыми лазерный раскрой освоили судоверфи, предприятия авиационной и автомобильной промышленности, стремившиеся использовать ведущие технологии с тем, чтобы увеличить производительность труда. В условиях возрастающей конкуренции появлялись все более совершенные обрабатывающие центры, стремящиеся сделать производственные процессы наиболее эффективными.

Слово «лазер» – это аббревиатура, пришедшая к нам с английского «light amplification by stimulated emission of radiation», что переводится как «усиление света посредством вынужденного излучения». Проще говоря, это излучение, вызываемое атакой фотонов на активную среду, усиливающееся из-за ответной реакции. Поток света, проходя сквозь зеркала и оптические призмы, формируется в целенаправленный луч импульсной или непрерывной модуляции.

Активатор, используемый в работе, а также сложность резонирующей системы влияют на силу и интенсивность лазерного луча. Активной средой могут служить вещества в разных фазовых состояниях (жидком, твердом, газообразном или плазменном). Важно, чтобы активное вещество было восприимчиво к возбуждению и могло отдавать свободные кванты-фотоны.

Существует несколько методов накачки первичных световых атомов. Могут использоваться сфокусированное излучение солнца, особые лампы, иные лазерные установки, а также воздействие электричеством или химические процессы. С целью усиления мощности потока устанавливают атакующие каскады в несколько уровней. Резонаторами служат сферические и плоскопараллельные зеркала и их сочетания.

 

Критерий, по которому оценивают качество прибора, – способность устойчиво сохранять световой луч и точно его фокусировать.

Лазерная резка металла, раскрой иных материалов базируются на термическом воздействии лазера на материю. При разрезе металла происходит следующий процесс: вначале металл накаляется до температуры плавления, затем – кипения, после чего начинается его испарение. Это очень энергозатратный процесс, по этой причине раскрой испарением используется только при обработке тонких металлических листов.

Лазерный раскрой толстого металлического листа осуществляется при температуре плавления. Для оптимизации данной процедуры на участок резки подают газ (например, кислород, гелий, аргон или азот). Его цель – устранять из участка, на котором происходит раскрой, расплавленный металл и продукты его сгорания, обеспечить горение металла и охлаждение примыкающей зоны. Хорошо зарекомендовал себя в этом кислород. Он сокращает время работы и увеличивает глубину раскроя.

Преимущества лазерного раскроя листового металла

Плюсы лазерного раскроя листового металла:

• Доступные цены на услуги раскроя металла лазером.
• Возможность осуществить раскрой самых плотных видов металла.
• При достаточно высокой производительности работы качество раскроя не страдает в силу того, что лазерный луч отличается большой плотностью и силой излучения.
• Высокая скорость проведения работ по раскрою металлических листов.
• Отсутствие механического контакта с разрезаемой поверхностью, вследствие чего возможен качественный раскрой тончайших металлических листов.
• Возможность осуществить раскрой контуров любых форм.

Рекомендовано к прочтению

 

• Экономичный расход сырья благодаря тому, что заготовочные детали максимально плотно располагаются на листе металла. Следовательно, себестоимость получившегося изделия заметно снижается.
• Раскроенные лазером детали не нужно ничем дополнительно обрабатывать.
• Легкая управляемость лазерным излучением, благодаря чему возможно осуществлять раскрой контуров самых сложных форм.
• Линия реза практически «ювелирная» (0,07–0,1 мм).
• Возможность раскроя металлов различной толщины. Алюминий – от 0,2 до 20 мм, сталь – от 0,2 до 30 мм, латунь и медь – от 0,2 до 15 мм.

Минусами лазерного раскроя можно считать высокое потребление электроэнергии и дороговизну оборудования.

Виды лазерного раскроя металла на производствах

Лазерные установки имеют три составные части:

• Активная (или рабочая) среда – является источником лазерного излучения.
• Система накачки (источник энергии) – запускает процесс излучения.
• Оптический резонатор – совокупность зеркал, увеличивающих мощность излучения.

 

По типу активной среды выделяют три разновидности лазеров:

• Твердотельные.

Ключевым элементом служит осветительная камера, в которой расположен источник световой энергии (лампа-вспышка, генерирующая мощные импульсы света) и твердое рабочее тело (стержень, выполненный из рубина, оксида алюминия, алюмоиттриевого граната (АИГ) или других материалов). Вокруг рабочего тела закрепляются два зеркала, одно из которых является отражающим, а другое полупрозрачным. Излучение, неоднократно отражаясь в них, усиливается к моменту выхода из рабочего тела через полупрозрачное зеркало.

Волоконные лазерные устройства также относят к твердотельному типу лазеров. Мощность светового луча в таких устройствах возрастает в стекловолокне. Источником энергии в этом случае является полупроводниковый лазер.

 

Рассмотрим процесс работы лазерной установки подробнее на примере лазера, рабочее тело которого представляет собой стержень из лазерного кристалла – алюмоиттриевого граната, легированного неодимом. Ключевыми элементами являются ионы АИГ, поглощающие световые импульсы газоразрядной лампы-вспышки и активизирующиеся. В результате у ионов вырабатывается излишняя энергия, которую они выделяют в виде фотона, представляющим собой электромагнитное излучение или свет.

Из-за фотона иные возбужденные ионы возвращаются в исходное состояние. В результате процесс приобретает «лавинный» характер. Зеркала контролируют направление лазерного луча. Постоянно отражая фотоны, они возвращают их в рабочее тело. Это способствует появлению новых фотонов и усилению мощности светового луча. Излучение в этом случае имеет малую расходимость пучка лазерного луча и высокую кумуляцию энергии.

Рабочее тело в данных видах лазера представляет собой диоксид углерода либо его соединение с азотом и гелием. Сначала осуществляется прокачка газа с использованием газоразрядной трубки, затем его приводят в возбужденное состояние при помощи электрических разрядов. Как и в случае с твердотельными лазерами, излучение усиливают двумя зеркалами. Данные типы станков различаются конструкцией: они бывают с продольной, поперечной или щелевой прокачкой.

• Газодинамические.

Данные лазеры для раскроя материалов обладают максимальной мощностью. В качестве рабочего тела также служит диоксид углерода, нагретый до температуры от +726 до +2726 °С (или от 1000 до 3000 °К). Он приводится в возбуждение вспомогательным маломощным лазером. Прокачка углекислого газа осуществляется со сверхзвуковой скоростью через специальный газовый канал – сопло Лаваля, вещество стремительно увеличивается в объеме и остывает. В итоге возбужденные атомы возвращаются в обыкновенное состояние, а диоксид углерода превращается в источник лазерного излучения.

Не только металл, но также резина, фанера, искусственный камень, полипропилен и стекло могут быть подвергнуты лазерной обработке. Раскрой лазером часто используется при производстве составных частей разнообразных приборов, электро- и сельскохозяйственной техники, а также в судо- и автомобилестроении. Лазерный раскрой широко применяется и при изготовлении жетонов, различных указателей, всевозможных трафаретов и табличек, декоративных элементов для украшения интерьера и во многих других сферах.

 

От вида материала, который необходимо раскроить, зависит тип используемого устройства. Для того чтобы осуществить раскрой или сварку металла, стекла, пластика, резины или выполнить на них гравировку, используется лазер на углекислом газе.

Твердотельный волоконный лазер подходит для раскроя листов из латуни, меди, серебра или алюминия. Данным типом лазера не осуществляется раскрой неметаллических материалов.

Какие параметры нужно учитывать при лазерном раскрое металлов

На скорость раскроя влияет не только мощность самого лазера и толщина металла, но и теплопроводность материала. Чем она ниже, тем менее интенсивно из участка резки высвобождается тепло, следовательно, вся процедура становится менее энергозатратной.

 

Например, лазер со средней мощностью 600 Вт без труда осуществит раскрой черных металлов или титана. Однако раскрой медных или алюминиевых листов представляет сложности, так как теплопроводность данных металлов на порядок выше. В таблице приведены средние показатели, учитываемые при раскрое различных металлов:

	Малоуглеродистая сталь			Инструментальная сталь	Нержавеющая сталь				Титан
Толщина, мм	1,0	1,2	2,2	3,0	1,0	1,3	2,5	3,2	0,6	1,0
Мощность лазера, Вт	100	400	850	400	100	400	400	400	250	600
Скорость резания, м/мин	1,6	4,6	1,8	1,7	0,94	4,6	1,27	1,15	0,2	1,5

 Рекомендации к лазерному раскрою металла:

• Не следует осуществлять раскрой металлов, имеющих следы коррозии или ржавчины. Иначе пострадает качество реза – он будет сильно отличаться от четких контуров, получаемых при раскрое качественного металла.
• Поверхность металлических листов, подвергаемых раскрою, не должна иметь существенные неровности.
• Важно правильно раскладывать заготовочные детали на листе. Они не должны располагаться ближе, чем на 5–10 мм друг от друга. Следует отступать также и от края листа не менее чем на 1 см.
• Деталь получится внешне лучше, если использовать листы с закругленными уголками. В этом случае при раскрое станок не будет сбрасывать скорость режущей головки.
• Цена лазерного раскроя металла зависит также и от количества контуров. Каждый контур требует временных затрат, так как, чтобы раскроить его, станок выполняет врезание в металлический лист рядом с линией. Следовательно, чем больше контуров у будущего изделия, тем оно дороже по стоимости.

На что способны современные станки лазерного раскроя металла

Развитие станочного оборудования для раскроя металлов не стоит на месте. Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент различных станков для лазерного раскроя металлических листов.

Механические резаки с низкой производительностью, создающие при работе много шума, успешно заменяются инновационными многокоординатными устройствами. Мощность аппарата зависит от его экономического обоснования и специфических особенностей производства.

 

Новейшие высокоточные лазерные устройства с числовым программным управлением предоставляют возможность осуществлять раскрой материалов с точностью до 0,005 мм. При этом осуществим раскрой поверхностей площадью несколько квадратных метров. Неоспоримый плюс прецизионных станков еще и в том, что они способны работать в автоматическом режиме, то есть человеческий фактор практически сводится к нулю. Геометрические параметры детали заносятся в блок команд, который управляет аппаратом и рабочим столом.

Фокус также настраивается автоматически и подбирается оптимальное расстояние для лучшего раскроя. Особые теплообменники контролируют нагрев лазерного устройства и выдают показатели текущего состояния аппарата. Инструмент оснащен клапанными механизмами, позволяющими подключать дополнительное газовое оборудование, которое подает вспомогательные газы в процессе работы. Встроены и дымоулавливающие системы, включаемые непосредственно в момент раскроя и оптимизирующие издержки на вытяжную вентиляцию. Зона обработки снабжена экраном для обеспечения безопасности труда оператора.

Лазерный раскрой металла сегодня – это автоматизированный процесс. При работе на станке с числовым программным управлением оператор лишь вводит необходимые данные и получает на выходе нужную деталь. Эффективность производственного процесса зависит как от характеристик станочного аппарата, так и от профессионализма работника, вводящего программный код.

Таким образом, станочная индустрия вписывается в стратегию развития роботизированного производства, цель которого – осуществлять производственные процессы без участия человека. Сейчас для раскроя металлов выпускаются разнообразные лазерные аппараты, как универсальные, так и специализированные. Цена на универсальные станки для раскроя существенно выше в силу того, что с их помощью можно выполнять несколько операций одновременно и изготавливать элементы более сложных форм. Проблем с ассортиментом станков для раскроя металлов для заинтересованных покупателей на рынке сегодня нет.

Почему следует обращаться 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 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.

Лазерная обработка

Подробности

Создано: 17 декабря 2012

Просмотров: 10960

Сферы применения лазерной обработки разнообразны, например: обработка материалов с помощью лазерной обработки, обработка военной техники, информатика, медицина, связь и др. Сферы лазерной обработки материалов подразумевает:

• резку листа;
• закалку;
• наплавку;
• сварку;
• обработка, такая как: гравировка и маркировка, а также многие иные технологические операции.

С помощью лазерной обработки материалов можно обеспечивать высокую точность и производительность, экономят электроэнергию и материалы.

Лазерная обработка материалов

Помимо механической резки в промышленности используется с помощью лазерной обработки, основанной на электрофизическом, электрохимическом и физико-химическом воздействий. А именно – плазменная резка и ацетиленокислородная резка, которые обеспечивают более высокую эффективность и производительность, если сравнивать их с механическими методами.

Но при всем этом они не обеспечивают потребной точности и чистоты реза, из-за чего в большинстве случаев обрабатываемому материалу требуется последующая механическая обработка. Электроэрозионная резка позволяет получать рез малой ширины и высокого качества, однако характеризуется достаточно низкой производительностью, что для любого предприятия – не целесообразно.

Сфокусированное лазерное излучение при лазерной обработки дает возможность лазерной обработки осуществлять практически любые сплавы и металлы, причем совершенно независимо от их теплофизических характеристик. При лазерной обработки абсолютно отсутствует механическое воздействие на материал. Вследствие чего можно выполнять лазерную обработку материала с высочайшей точностью, в том числе нежестких и легкодеформируемых деталей.

Благодаря невероятно огромной мощности излучения лазера обеспечивается не только качество, но и весьма и весьма высокая производительность самого процесса реза.

Лазеры

В твердотельном лазере накачка активного элемента реализовывается высоковольтными разрядными лампами, либо импульсными либо непрерывными, а длина волны излучения составляет — 1 мкм. Режим генерации лазера, также может быть или непрерывным или импульсным. Еще данный лазер оснащен режимом гигантского импульса Q-switch.

Лазеры c диодной накачкой. Накачка осуществляется мощными светоизлучающими диодами замес-то высоковольтной газоразрядной лампы. Лазеры достаточно дорогие в цене, но зато в их системе отсутствуют высокие напряжения. Ресурс диодных линеек гораздо значительнее ресурса газоразрядной лампы, к тому же лазеры c диодной накачкой лучше управляются непосредственно от электронных систем, что крайне важно.

CО2-лазеры – газовые. Основа данных лазеров – это смеси газов CО2-He-N2. Длина волны излучения составляет — 10 мкм. При этом возбуждение смеси CО2-лазера осуществляется различными видами электрического разряда (соответственно в газах). Самыми компактными и эффективными являются – щелевые (slab) лазеры, накачка которых производится высокочастотным разрядом. При помощи импульсных лазеров можно резать любую сталь, титан, алюминиевые сплавы, причем рез получается, весьма высокого качества. Также возможна с помощью лазерной обработки обработка и медных сплавов, но эффективность резки подобных материалов напрямую зависит от химических составляющих.

Лазеры-CО2 пригодны не только для лазерной обработки металлов и всяких сплавов, этими лазерами можно разрезать и практически любой неметаллический материал. Однако для ряда материалов сложной структуры, например: ДСП, граниты, бакелитовые фанеры все же не рекомендуется применять лазерную резку. Как правило, для лазерной обработки металлов необходим достаточно высокий уровень мощности (не менее 500 Вт), для разрезания цветных металлов еще больше — 1000 Вт и более.

Здесь особенно эффективны так называемые щелевые CО2-лазеры, обеспечивающие «суперимпульсный» режим излучения по сравнению с другими CО2-системами. То есть световой поток состоит из импульсов имеющих частоту 10-20 кГц, а не непрерывен. Таким образом, при средней мощности, к примеру, в 500 Вт — в импульсе мощность составляет 1000-1500 Вт. Что крайне важно при лазерной обработки металлов, так как ширина реза уменьшается в разы, кроме того уменьшается порог начала резки и существенно улучшается качество лазерной обработки в целом.

Неметаллические материалы твердотельные лазеры режут значительно сквернее газовых, но при этом имеют неоспоримое преимущество при резке непосредственно металлов – из-за того, что волна длиной в 1 мкм отражается хуже, нежели волна длиной в 10 мкм. Алюминий и медь для волны длиной в 10 мкм – практически идеально отражающая среда.

Технология

На сегодняшний день аналогичное по основным параметрам, качеству и набору опций оборудование стоит примерно одинаково. А поскольку современные системы лазерной обработки, которые представлены на российском рынке известными мировыми производителями такими как: Mazak (Япония), PrimaIndustrie (Италия), Bystronic (Швейцария), Trumpf (Германия) очень сходны, то естественно имеет смысл остановиться на характеристиках и общих свойствах присущих данным системам. Проще говоря, сформулировать совместные тенденции развития технологий лазерной обработки, а так же основные признаки лазерного комплекса предназначенного для резки материалов современного поколения.

За последние годы технологии лазерной обработки подверглись весьма значительным усовершенствованиям, например: увеличение толщины разрезаемого материала и производительности (т. е. скорости его разрезания). Сегодняшние крупные лазерные установки для резки различных материалов оснащаются CO2-лазерами обладающими мощностью до 6 кВт. Конечно, у типовых лазерных установок мощность лазера не превышает 4 кВт, но, тем не менее, это позволяет им резать листовую сталь толщиной до 19 мм (в отдельных случаях даже до 25 мм). Чтобы разрезать пластины из коррозионно-стойкой стали толщиной до 12 мм, для лазерной резки используют азот, который закачивается под высоким давлением.

Постепенно повышается и скорость лазерной обработки. К примеру, если на типовом лазерном оборудовании низкоуглеродистую оцинкованную листовую сталь толщиной 1,63 мм разрезают со скоростью составляющей 12,7 м/мин, то на современных лазерных установках эту же сталь, но толщиной более 2 мм, режут со скоростью 20 м/мин и даже свыше того. Кроме всего прочего, скорости быстрых перемещений рабочих элементов подобного лазерного оборудования достигают до 100 м/мин. Следовательно, производительность таких установок при лазерном сверлении листов толщиной в 2 мм достигает 3-4 отверстия в секунду, что, безусловно, является отличным показателем.

Стоит отметить еще одну тенденцию развития лазерных установок – автоматизация. Автоматизация в той или иной степени применяется в подавляющем большинстве лазерных установок. Здесь можно выделить устройства для загрузки листов крупных габаритов, загрузочно-разгрузочные системы, специальные башенные накопители, где заготовки сортируют по типу материала и толщине. Традиционно управление такого лазерного оборудования осуществляется при помощи ЧПУ, и на основе персональных компьютеров.

Стоит отметить, что при повторяемости +0,05 мм точность лазерной резки достигает 0,1 мм, причем высокое качество реза стабильное, поскольку зависит исключительно от постоянства скорости передвижения лазерного луча, у которого параметры остаются неизменны. Обычно лазерные установки компонуются так: стол, где устанавливаются листовые заготовки, подвижной портал УЧПУ для управления режущей головкой и самой головкой, причем следует отметить, что некоторые лазерные установки оснащают двумя режущими головками. Однако подобная компоновка применима только для разрезания небольших деталей.

Подавляющее большинство современных лазерных установок изготавливаются с маневренным лазерным лучом или «летающей» оптикой. При этом материал, который режется, остается совершенно неподвижным, потому как все делает перемещаемый по материалу лазерный луч, осуществляя запрограммированные резы. Сам лазер располагается на раме установки либо же рядом с ней (в данном случае непосредственно система подачи луча концентрирует его по осям Y и Х).

Установки с «летающей» оптикой предназначаются для обработки заготовок размером от 1,2 х 2,4 до 3 х 7,8 м. Оборудованы такие лазерные установки двумя спутниками, при этом каждый из них расположен непосредственно на личном рабочем столе. Данные спутники совместно со столами после отреза одной заготовки меняются своими местами, тем самым снимают со спутника отрезанную заготовку. Такая конструкция позволяет обеспечивать максимальное время применения лазерного луча, следовательно, использовать и максимальную производительность всей установки в целом.

Продолжают выпускать и лазерные установки комбинированного типа. В подобном оборудовании заготовка устанавливается на столе с передвижением по оси Х, а сама лазерная головка перемещается при лазерной обработки, как правило, по оси Y. Хотя они и гораздо проще по конструкции, но, тем не менее, они не обладают такой производительностью какая у лазерных установок с «летающей» оптикой. К примеру, скорость позиционирования при лазерной обработки в 3-10 раз выше, грузоподъемность вдвое, а при добавлении второго стола сменная производительность делается выше аж на 50-100% — разница очевидна.

Чрезвычайно важным фактором для лазерной обработки какого-либо материала является прошивка начального отверстия. Некоторые лазерные установки при помощи процесса летающей прошивки обладают возможностью получать до 4-х отверстий в секунду в холоднокатаной стали с толщиной 2 мм. Получение одного отверстия в листовом металлопрокате из горячекатаной стали большей толщины (до 19,1 мм) при лазерной обработки реализовывают с помощью силовой прошивки приблизительно за 2 с. Использование этих методов лазерной обработки позволяет увеличивать производительность и эффективность лазерной обработки до уровня, который имеют вырубные пресса с ЧПУ.

Резка нержавейки лазером: особенности технологического процесса

 

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Каковы преимущества резки нержавейки лазером
• Как осуществляется резка нержавейки лазером
• На каком оборудовании выполняется резка нержавейки лазером

Нержавеющая сталь — самый востребованный на сегодняшний день материал и один из наиболее технологичных металлов. Она используется в производственных циклах различных видов промышленной металлообработки. Среди всех технологий обработки металла резка нержавейки лазером является наиболее инновационной, сочетающей в себе высокое качество и эффективность. Этому методу и будет посвящена статья.

 

Особенности резки нержавейки лазером

 

Лазерная резка нержавейки считается наиболее сложным типом обработки. Но данная сталь достаточно трудно поддается разрушению, поэтому метод с лазером является оптимальным вариантом среди остальных. Другие же технологии металлообработки проявляют себя хуже по отношению к нержавейке. Для листового алюминия зачастую резка лазером служит единственно возможным методом, поскольку высокая температура вызывает окисление поверхности алюминия, при этом она покрывается холодными трещинами. Очень низкой эффективностью обладает и раскрой металла механическим способом.

Сложности в обработке нержавеющей стали связаны со свойствами сплава:

• из-за большого содержания в ней легирующих присадок возможно зашлаковывание поверхности разреза;
• в зоне нагрева образуются тугоплавкие оксиды, по этой причине затрудняется прохождение лазера по линии разреза, и, как следствие, увеличивается расход электроэнергии;
• высокохромистые и хромоникелевые стали обладают низкой текучестью, что также усложняет процесс резки.

Лазерная резка осуществляется с использованием очищенного азота, поступающего в зону резки под давлением в 20 атмосфер. Если режется толстый металл, луч заглубляется в материал, давая возможность газу поступать внутрь. Получившееся отверстие в итоге имеет больший диаметр, чем ширина разреза, поэтому в зону расплава поступает повышенное количество азота.

Преимущества резки нержавейки лазером

 

Для резки нержавейки используются высокотехнологичные лазерные установки, позволяющие изготавливать изделия самой сложной формы. Обработка стали совершается автоматически, луч лазера при этом выполняет функции режущего инструмента. Контроль движения лазерного луча осуществляется компьютером по заранее заложенной программе. Получаемая деталь в итоге не имеет каких-либо деформаций, заусенцев и облоя вдоль линии разреза.

В целом, лазерная обработка нержавеющей стали любой марки обладает следующими достоинствами:

• погрешность резки минимальна и не превышает 0,08 мм;
• максимальная гибкость и точность в регулировке мощности луча;
• высокая скорость раскроя листового металла;
• практически безотходный процесс;
• способность луча мягко воздействовать на металл, стойкий к коррозии;
• лазерный луч может резать листовой металл любой толщины;
• гарантированное соблюдение заданных геометрических параметров обрабатываемой заготовки с абсолютной точностью.

Рекомендовано к прочтению

Перечислим другие преимущества лазерной технологии перед остальными популярными методами металлообработки:

• Благодаря заложенной программе автоматизированного контроля качества и выполнения операций достигается высокая точность резки, поэтому имеется возможность создавать сложные детали.
• Каждая лазерная установка обладает достаточной производительностью, чтобы заблаговременно выполнять срочные и тяжелые задачи.
• Нагрев материала происходит только вдоль зоны резки.
• Лазерное оборудование способно выполнять контурный раскрой любой сложности.
• Излишки материала контролируются встроенным компьютером. Расположение всех требуемых форм заготовок рассчитывается программно исходя из наибольшей рациональности.
• Минимальный диаметр создаваемых отверстий составляет всего 0,5 мм.

Лазерная обработка металла считается передовой технологией. Это побуждает заказчиков сегодня отказываться от устаревших методов металлообработки в пользу современных.

С внедрением лазерной технологии производителем качество его продукции значительно возрастает. Также изготовитель получает возможность выполнять индивидуальные заказы.

Резка лазером не меняет физических свойств нержавейки. Данная операция может использоваться для любых её типов вне зависимости от плотности и теплопроводности.

Как осуществляется резка нержавейки лазером

 

При лазерной резке отсутствует физический контакт с любым обрабатываемым материалом, в том числе и с нержавейкой. Выполнение операций осуществляется световым лучом по встроенным командам.

Луч лазера создает точку фокусировки на поверхности металла, где материал начинает интенсивно гореть, плавиться и испаряться. Такой эффект возможен благодаря следующим характеристикам лазера:

1. Монохроматичность. Длина волны и частота лазерного луча неизменны, что позволяет лучу легко фиксироваться на любой поверхности с помощью обычных оптических линз.
2. Направленность. Луч лазера имеет очень малый угол расходимости, благодаря чему он легко фокусируется на обрабатываемом участке.
3. Когерентность. В луче лазера происходят согласованные колебания волн, поэтому возникает резонанс, многократно усиливающий исходную мощность излучения.

При достижении температуры кипения металла в зоне воздействия луча материал испаряется. Благодаря его теплопроводности зона плавления и последующего закипания устремляется вглубь заготовки.

Лазерная металлообработка технологически применима к мягким сплавам и тонколистовому металлу. Выполнение этой процедуры осуществляется двумя способами:

• резка лазером через плавление нержавейки;
• резка лазером через испарение нержавейки.

Самым распространенным и дешевым способом является плавление с помощью лазерного луча. Действие сфокусированного лазера на поверхность металла способствует его быстрому нагреву, в результате чего в этой зоне он начинает плавиться. Равномерное движение луча лазера позволяет создавать нужную форму детали.

При избыточном нагреве молекулы металла переходят в фазу закипания, в которой частички материала мгновенно испаряются.

Второй метод резки, выполняемый через испарение, наиболее эффективен и точен, но при этом особо требователен с точки зрения используемых ресурсов и мощностей. Поскольку данный способ достаточно дорогостоящий, он заметно увеличивает себестоимость выпускаемой продукции.

С помощью лазерной установки производится обработка металла в двух режимах:

• Врезка. Используется для формирования сквозных щелей различных диаметров. Технология позволяет создавать микроотверстия и разрезы минимальной ширины.
• Раскрой. Сначала производится прожиг металлической заготовки (создается пробоина минимального диаметра), а затем режущая головка движется в направлении, заданном заложенной в станке программой.

 

В процессе раскроя нержавейки структура металла в зоне действия луча разрушается. Это происходит последовательно в три этапа:

1. Нагрев металла.
2. Плавление металла.
3. Испарение частиц распада.

Лазерный луч — это источник тепла, концентрирующий в себе газ в условиях высокой температуры. Имея сечение всего 10–20 мкм, луч обладает тепловой мощностью 100 МВт/кв. см. Чем мощнее источник, тем быстрее протекает каждый этап разрушения. Сконцентрированная на небольшом участке тепловая энергия луча лазера почти мгновенно расплавляет материал в этом месте. Происходящая в металле термохимическая реакция разделяет его и меняет структуру в зоне действия лазера.

Сравним два вида резки нержавейки, выявив их сходства и различия:

Лазерная резка	Гидроабразивная резка
Металл режется в результате термохимической реакции.	Металл режется в результате механического разрушения его поверхности.
Активным элементом выступает газ (кислород или азот).	Активным элементом служит вода с абразивными материалами.
Скорость резки достигает 2,5 м/с.	Скорость резки составляет от 52 до 62 м/ч.
С увеличением скорости резки ухудшается качество обработки.	С повышением рабочего давления увеличивается скорость резки.
Применима для раскроя металла любого типа толщиной до 100 мм.	Применима для раскроя металла любого типа толщиной до 100 мм.

Какое оборудование используется для резки нержавейки лазером

 

Установки для лазерной обработки нержавейки обладают следующими характеристиками:

• давление газовой струи и ее состав;
• тип обрабатываемого материала;
• интенсивность и мощность лазерного луча.

Установки для лазерной резки бывают следующих типов:

1. Твердотельные установки. Рабочим органом в них служит кристалл рубина, алюмоиттриевый гранат или неодимовое стекло. Угол светового потока, падающего на минерал, имеет точное значение. Оборудование небольшой мощности может использоваться и для раскроя цветных металлов, и для гравировки металлических поверхностей. Небольшие установки пригодны для ручной обработки заготовок и могут применяться в небольших слесарных мастерских.
2. Газовые установки. Активным элементом в данном оборудовании является газ. Он заряжается в процессе прохождения через электрическое поле. Затем начинает испускать монохроматическое излучение в световом диапазоне. Значительное распространение получили щелевидные газовые установки, в которых применяется диоксид углерода. Оборудование обладает небольшими размерами, при этом оно простое в использовании и достаточно мощное.
3. Газодинамические установки. Обработка нержавейки в данных установках весьма дорогая из-за сложности и высокой мощности оборудования. Используемый в качестве активного компонента газ, чаще всего углекислый, разогревается до 2000–3000 градусов Цельсия. Далее, проходя через узкое отверстие, он расширяется и охлаждается. В результате чего выделяется энергия, формирующая лазерный луч. Эти сложные установки отличаются превосходной точностью получаемых изделий, которые затем можно сразу же передавать в гибочный цех.

Обязательные компоненты и системы оборудования, осуществляющего лазерную резку и гравировку нержавейки:

• Излучатель, генерирующий пучки лазера.
• Система перемещения и формирования лазерного луча. В ней из пучков формируется непрерывный луч, направляемый в требуемую точку фокусирующим механизмом.
• Система создания и транспортировки газа. В ней готовится рабочий газ нужного состава и объема. Затем система транспортирует его к зоне резки через сопло.
• Координирующее устройство, управляющее взаимным перемещением лазерного луча и заготовки.
• Система автоматики. Она контролирует и регулирует все составляющие части установки. В том числе задает команды координирующему устройству и системе создания и транспортировки газа.

 

Производятся также специальные установки для разрезания труб и обработки пластичных и мягких материалов. В целом, популярность лазерной резки продолжает расти, поскольку данная технология значительно снижает трудоемкость производственного процесса и минимизирует долю ручной работы. Резка нержавейки лазером также активно применяется для изготовления разнообразных деталей и создания декоративных изделий из листовых заготовок различной толщины.

Почему следует обращаться 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 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.

Услуги лазерной резки: быстро, точно и экономично

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Какова технология лазерной резки металла
• Каковы плюсы и минусы лазерной резки
• Почему услуги лазерной резки следует заказывать у профессионалов
• От чего зависит цена услуг по лазерной резке

Современные способы обработки металла позволяют создавать широкий ассортимент продукции. Услуги лазерной резки труб и листового металла подразумевают использование новейшего оборудования, способного разрезать практически все что угодно. Луч лазера направляется компьютером, за счет этого достигается исключительная концентрация энергии и точность.

 

Технология лазерной резки металла

Как становится очевидным из названия, лазерная резка металла заключается в получении из специальной установки лазерного луча, который и выполняет всю заданную компьютером работу. Получаемая энергия характеризуется высокой плотностью, свойства создаваемого луча позволяют ему фокусироваться на очень маленькой площади. Именно эти объединенные качества и обеспечивают условия для того, чтобы материал начал изменяться, в данном случае сгорать, испаряться, плавиться – в общем, разрушаться в необходимой степени.

На 1 см² – 108 Ватт плотности энергии, и это довольно много. Возникает желание разобраться и понять, как можно достичь такого эффекта?

Начнем с того, что изучим свойства лазерного луча:

• Монохроматичность – то самое свойство, которое позволяет довольно легко фокусировать луч лазера на заданной поверхности с помощью простых оптических приборов – линз (монохроматичность – это постоянство частоты и длины волны, отличительная черта лазерных от световых волн).
• Высокая фокусировка луча – на специальном оборудовании объясняется малым углом расходимости и высокой направленностью лазера.
• Когерентность – еще одно удивительное и очень полезное свойства лазера. Согласованность всех волновых процессов, резонанс между собой – качества, существенно увеличивающие общую мощность излучения.

Механизм действия луча на поверхности обрабатываемого материала прост: это очень быстрое нагревание и дальнейшее плавление той площади, которая должна быть подвергнута обработке.

Скорость распространения зоны плавления внутрь обрабатываемой детали определяется несколькими факторами, в частности, теплопроводностью выбранного материала. Последующее действие луча лазера на поверхности изделия способствует повышению температуры в зоне контакта. Она быстро поднимается до точки кипения, и материал начинает активно испаряться.

Рекомендовано к прочтению

Следует заметить, что лазерная резка – это довольно новый метод работы с металлом, обеспечивающий весьма высокую производительность. Облегчается изготовление разных конструкций любой сложности. Производство небольших серий продукта значительно ускоряется и упрощается с применением этой технологии. Таким образом, можно уменьшить цену конечного продукта, что будет способствовать обороту продаж, увеличивать прибыль и экономить время.

Преимущества и недостатки услуги лазерной резки металла

Лазерная резка металла – самый качественный в современных технологиях метод раскроя данного материала. При этом разрез выбирается по установленным критериям. Подобный способ может применяться для качественной резки металлов с любым значением теплопроводности.

Луч собирает действительно большой объем энергии, так что в месте разреза металл разрушается, при этом луч не выходит за пределы закодированной линии соприкосновения, соответственно, не приносит никакого вреда и не деформирует изделие.

Очевидные преимущества современной лазерной резки металла:

• Отсутствие механического воздействия на заготовку. Это значит, что при помощи лазерной резки можно работать не только с металлом, но и с хрупкими материалами, ведь на заготовку ничто не оказывает давления.
• Лазерной резке можно подвергнуть очень твердые сплавы.
• Невозможно образования наплывов, заусенцев и других подобных дефектов: ведь для лазерной резки металла характерны очень высокая точность, создание абсолютно ровных краев кромки.
• По окончании лазерной резки металла нет необходимости в дальнейшей обработке краев реза.
• Применение лазерной резки дает возможность создавать очень сложные детали.

• Использование лазерного оборудования не предполагает каких-то особых знаний. Самое главное – изначально подготовить изображение задуманного изделия в соответствующей программе, внести его в компьютер установки.
• Резка металла с помощью лазера высокопроизводительна: скорость производства изделия в 10 раз выше, чем при использовании газовой горелки.
• Материал тратится очень экономно: такая резка позволяет предельно компактно размещать задуманные детали на листе материала, а это обеспечивает минимальный его расход.
• Выгодно использовать лазерную резку металла в случаях, когда заказана небольшая партия изделий. Для них невыгодно делать формы для пресса или литья, а такая методика позволяет выполнить заказ с минимальными затратами.

Как у любого изобретения, у лазерной резки все равно имеются небольшие недостатки.

С преимуществами они несравнимы, но и умолчать о них нельзя:

• стоимость услуг лазерной резки относительно высока, как и цена оборудования;
• лазерная резка менее эффективна при обработке материалов с очень высокими отражающими качествами, таких как нержавеющая сталь и алюминий;
• толщина обрабатываемого металла, который можно резать лазером, не должна превышать 2 см;

Чаще всего услуги лазерной резки актуальны при раскрое таких металлов, как нержавеющая сталь, титан, медь, алюминий, бронза, латунь. Наилучшие результаты получаются при толщине листа до 0,6 см, если для работы использовать качественный азотный лазер.

Оборудование для лазерной резки металла

Современная индустрия станков соответствует требованиям времени и способна удовлетворить самые разные потребности в оборудовании для работы с любыми видами металлов при помощи лазера. Шумные и малопроизводительные механические резаки заменяются многокоординатными мощными аппаратами. И именно от них, а также от вашего выбора зависит мощность лазера, который вы приобретете для своего производства. А это существенно повлияет на экономическую целесообразность работы.

Важным моментом является то, что новейшее поколение обрабатывающих прецизионных станков (с ЧПУ) дает возможность оказывать услуги по обработке материалов с уникальной точностью в 0,005 мм. Несколько квадратных метров – вот площадь обработки определенных моделей для лазерных резчиков. Огромным достоинством будет минимальное участие человека во всех производственных процессах, ведь практически все действия в установке автоматизированы.

Форма изготавливаемой детали кодируется в программный блок, который в свою очередь управляет лазерной установкой, а также столом с заготовкой для будущей детали. Фокусировка автоматизирована, так что компьютер выбирает оптимальное расстояние для максимально качественной резки. А специализированные теплообменники способны регулировать температурный режим лазерной установки таким образом, что оператору всегда выдаются точные контрольные данные текущего состояния работы оборудования.

Клапанные механизмы, которыми оснащен лазерный станок, позволяют подключить газовое оборудование с баллонами, а это, в свою очередь, обеспечивает подачу дополнительных вспомогательных газов на рабочую поверхность. Оптимизация расходов на вытяжную вентиляцию происходит за счет ее использования исключительно на момент обработки, именно тогда включается система дымоулавливания. Обрабатываемая область экранируется специальным защитным кожухом, и работающему персоналу обеспечивается соответствующая защита.

Таким образом, на современном оборудовании резка листов металла превращается в достаточно легкий процесс. Стоит только задать необходимые числовые параметры – и, как результат, получить готовую деталь. Для высокой производительности при оказании услуги лазерной резки очень важна квалификация оператора, вводящего программный код в компьютер, а также сами параметры лазерного станочного комплекса. Как видим, технологии применения лазера для резки металлов великолепно вписываются в общую тенденцию роботизации любого производства, что позволит в будущем полностью освободить человека от тяжелого физического труда.

Современные производители предлагают различные типы лазерных станков. Например, специализированные и универсальные. Универсальные хоть и дороже, но оправдывают свою стоимость возможностью оказывать услуги по осуществлению нескольких видов операций и созданию деталей сложных форм. Заинтересованные потребители могут выбрать подходящую установку из огромного количества предложений.

3 причины заказать услуги лазерной резки металла у профессионалов

На каком основании мы не рекомендуем доверять лазерную резку дилетантам или же заниматься ею самостоятельно? Почему следует обращаться к специалистам?

Перечислим основные причины:

1. Несомненно, качество полученной услуги будет во многом определяться мастерством специалиста. Процесс изготовления изделия не настолько прост, как может показаться изначально. Опыт – важная составляющая в любом производстве, и надо знать квалификацию того, кто будет выполнять работу.
2. Не следует забывать, что качественное оборудование достаточно дорогое и требует своевременного и регулярного техобслуживания. Нет смысла приобретать установку, которой вы будете пользоваться редко.
3. Также важно, что для размещения агрегата вам будет необходимо отдельное рабочее место, которое будет соответствовать всем требованиям к помещениям, относящимся к категории повышенной опасности. В соответствии с законодательством необходимо пройти проверку пожарного инспектора, а также периодически проходить повторные аттестации на соответствие нормам безопасности.

Таким образом, мы видим, что разумнее обращаться в компании, специализирующиеся на лазерной резке, тем более в случае, если подобная услуга нужна вам не слишком часто. Большинство фирм занимаются, кроме непосредственного выполнения технической части заказа, еще и проектированием, а также последующим монтажом вашего заказа. И, конечно же, у лучших фирм вас ждет отлично выполненная работа, профессиональная консультация, высококлассный персонал, вежливое, доброжелательное обслуживание.

От чего зависит стоимость услуги лазерной резки

Цена услуги по резке металла формируется из нескольких существенных факторов, к которым следует отнести прежде всего следующие:

• Виды работы с металлопрокатом, то есть особенности технологии его резки.
• Тип применяемого для выполнения оборудования.
• Особенности и сложность технического задания, а также другие детали работы.

С учетом того, что в настоящий момент предприятия по обработке металла применяют широкий спектр самых разных технологий, на ценообразование будут влиять разные обстоятельства. Как мы уже упоминали, резка лазером – это прожигание материала насквозь лазерным лучом. Понимая, какие ресурсы и энергия расходуются при этом, будет проще понять технику выполнения работы и ее особенности.

Первый и, пожалуй, главный нюанс работы с лазерной резкой металла – это применение очень высоких температур. Именно этим и обусловлены такие жесткие требования к пожарной безопасности и охране труда.

Вторая характерная особенность такого способа резки металла – это кропотливый труд специалистов. Необходимо обладать безукоризненной точностью и иметь исключительный опыт в технике исполнения.

Третья черта заключается в том, что полное использование потенциала высокотехнологичного оборудования квалифицированным специалистом ведет к общей автоматизации производства, но минимизация человеческих усилий обеспечивается высоким потреблением электрической энергии.

В формировании стоимости конечного продукта участвуют и другие факторы:

1. Виды и режимы резки, при этом имеет огромное значение мощность установки, класс источника энергии, тип рабочего элемента, образующего газовый поток и т. д.
2. Форма заказанной детали: выполнение сложных рисунков будет дороже, чем простая прямая конфигурация.
3. Сумма длины разрезов.
4. Объем заказа: чем больше количество деталей, тем ниже их себестоимость.
5. Материал, из которого будут создаваться изделия.
6. Толщина заготовки. От этого зависит время изготовления и энергетические затраты.
7. Сроки выполнения. Чем выше срочность, тем выше цена.
8. Наличие дополнительных пожеланий у заказчика.

Очень часто для оптимизации выполнения заказа необходима доработка изначальных чертежей и технического задания. Это также может повлиять на стоимость услуг.

Пожалуй, самый важный и приятный момент, невозможный в другом производстве: окончательную стоимость услуг лазерной резки металла легко сократить за счет крайне малого образования металлических отходов. К тому же многие фирмы часто предоставляют определенные скидки своим постоянным клиентам.

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.

Металлы — Лазерная гравировка и маркировка металлов

Металлы — это неорганические материалы с высокой теплопроводностью и электропроводностью. Металлы могут быть прокатаны для формирования пластин или листов, или они могут быть отлиты или обработаны для получения более сложных форм. Металлы могут быть чистыми элементами, такими как железо или хром. Металлы также могут быть сплавами или смесями двух или более элементов. Например, нержавеющая сталь содержит и железо, и хром. Лазерная маркировка — обычное дело для металлов. Лазерная резка и гравировка также возможны при достаточной мощности лазера.Посетите наш Список поставщиков материалов для поставщиков металла.

Типы металлов

Типы лазерных процессов

Лазеры играют все более важную роль в обработке материалов, от разработки новых продуктов до крупносерийного производства. Во всех лазерных процессах энергия лазерного луча взаимодействует с материалом, чтобы каким-то образом его преобразовать. Каждое преобразование (или лазерный процесс) контролируется путем точного регулирования длины волны, мощности, рабочего цикла и частоты повторения лазерного луча.К этим лазерным процессам относятся следующие:

Все материалы обладают уникальными характеристиками, которые определяют, как лазерный луч взаимодействует и, следовательно, модифицирует материал. Наиболее распространенными процессами обработки металлов являются следующие:

Лазерная резка металлов
Энергия луча волоконного лазера легко поглощается большинством металлов, в результате чего материал, находящийся непосредственно на пути лазерного луча, быстро нагревается и плавится. , Если мощность лазера достаточно высока, лазерный луч полностью проплавит материал.Струя воздуха под высоким давлением используется для удаления металла по мере его плавления, в результате чего получаются гладкие и прямые края с минимальной зоной термического влияния.

Лазерная гравировка металлов
Мощность луча волоконного лазера может быть ограничена, чтобы он удалял (гравировал) материал на заданную глубину. Обычно требуется несколько проходов лазерной гравировки. Обычная глубина лазерной гравировки металла составляет от 0,003 до 0,005 дюйма (от 75 до 125 микрон). Однако удаление такого количества металла за один проход может вызвать плавление или деформацию.Поэтому гравировка по металлу обычно выполняется за несколько проходов. Процесс лазерной гравировки можно использовать для создания стойких опознавательных знаков, которые нельзя удалить нагреванием или износом.

Лазерная маркировка металлов
Лазерная маркировка изменяет внешний вид поверхности металла без удаления материала. Есть несколько различных типов лазерной маркировки металлов. Прямая лазерная маркировка может выполняться с помощью волоконного лазера или лазера CO ₂ . При прямой маркировке энергия лазерного луча нагревает металлическую поверхность, вызывая ее окисление.Это окисление приводит к потемнению металла, подвергшегося воздействию лазерного луча, с образованием несмываемой черной метки. Волоконный лазер также можно использовать для создания ярких или полированных отметок на металлической поверхности. Металл также можно маркировать косвенно, либо путем нанесения покрытия, например, компаунда для маркировки металла, либо путем удаления покрытия, например краски. Лазерная маркировка может использоваться для передачи информации, такой как серийный номер или логотип.

Комбинированные процессы
Вышеописанные процессы лазерной резки, гравировки и маркировки можно комбинировать без необходимости перемещения или повторной фиксации металлической детали.

Общие сведения о лазерной системе по металлу

Размер платформы — Должен быть достаточно большим, чтобы вмещать самые большие металлические детали, которые будут обрабатываться лазером, или быть оборудован классом 4 для обработки больших деталей.

Длина волны — Длина волны 1,06 микрон хорошо поглощается большинством металлов и рекомендуется для лазерной резки, гравировки и прямой маркировки металлов. Лазер CO ₂ с длиной волны 10,6 микрон — лучший выбор для процесса непрямой маркировки с использованием металлической маркировочной пасты или удаления покрытия.

Laser Power — Должен быть выбран на основе процессов, которые будут выполняться. Для лазерной резки или гравировки металла рекомендуется мощность не менее 50 Вт волоконного лазера. Для прямой лазерной маркировки металлов можно использовать мощность от 40 до 50 Вт волоконного лазера. Для прямой маркировки металлов рекомендуется мощность лазера CO ₂ мощностью от 25 до 150 Вт.

Линза — Линза 2.0 — лучшая линза общего назначения для лазерной обработки металлических материалов.

Выхлоп — Должен иметь достаточный поток для удаления газов и частиц, образующихся во время лазерной обработки, от оборудования для лазерной резки, гравировки и маркировки металла.

Air Assist — Обеспечивает струю воздуха вблизи фокальной точки лазера для удаления расплавленного металла во время лазерной резки и гравировки. Также помогает удалять газы и частицы, образующиеся при лазерной гравировке металла, резке. и маркировка.

Вопросы охраны окружающей среды, здоровья и безопасности при лазерной обработке металлических материалов

При взаимодействии лазера с материалом почти всегда образуются газообразные отходящие потоки и / или частицы. Сточные воды будут включать металлические частицы для лазерной резки и гравировки металла.Он будет включать компоненты покрытия для непрямой лазерной маркировки. Эти сточные воды следует направлять во внешнюю среду. В качестве альтернативы его можно сначала обработать системой фильтрации, а затем направить во внешнюю среду. Все лазерные процессы выделяют тепло. Поэтому всегда необходимо контролировать лазерную обработку металлических материалов.

.

Завод лазерной обработки металлов, Изготовление OEM / ODM по индивидуальному заказу для лазерной обработки металлов

Всего найдено 1 652 фабрики и компании по лазерной обработке металлов с 4 956 продуктами. Получите высококачественную лазерную обработку металла на нашем большом количестве надежных заводов по лазерной обработке металлов. Бриллиантовый член

Тип бизнеса:	Производитель / Factory , Торговая компания
Основные продукты:	Лист Металл Изготовление, Металл Штамповка, ODM OEM Металл Изготовление на заказ, Маска, Одноразовая защитная одежда
Mgmt.Сертификация:	ISO 9001
Собственность завода:	Общество с ограниченной ответственностью
Объем НИОКР:	OEM, ODM
Расположение:	Циндао, Шаньдун

• Рекомендуемый продукт

  Цена за единицу: 1 доллар США.5-20 / шт.

  Минимум Заказ: 10 Лотов

• Цена за единицу: 1 доллар США.5-20 / шт.

  Минимум Заказ: 10 Лотов

• Цена за единицу: 1 доллар США.5-20 / шт.

  Минимум Заказ: 10 Лотов

Бриллиантовый член

Тип бизнеса:	Производитель / Factory , Торговая компания
Основные продукты:	Металл Детали
Mgmt.Сертификация:	ISO 9001
Собственность завода:	Общество с ограниченной ответственностью
Объем НИОКР:	OEM
Расположение:	Шэньчжэнь, Гуандун

Бриллиантовый член

Тип бизнеса:	Производитель / Factory
Основные продукты:	Металл Штамповка, Лист Металл Изготовление, Обработка с ЧПУ, Изготовление стали, Изготовление штамповки
Mgmt.Сертификация:	ISO 9001, IATF16949, HSE, QC 080000
Собственность завода:	Общество с ограниченной ответственностью
Объем НИОКР:	OEM, ODM
Расположение:	Шанхай, Шанхай

Золотой член

Тип бизнеса:	Производитель / Factory , Торговая компания
Основные продукты:	Металл Конструкция
Mgmt.Сертификация:	Сертификат ISO9001: 2015
Собственность завода:	Общество с ограниченной ответственностью
Объем НИОКР:	Собственный бренд, OEM
Расположение:	Ханчжоу, Чжэцзян

Золотой член

Тип бизнеса:	Производитель / Factory , Торговая компания
Основные продукты:	Лист Металл Изготовление деталей, Штамповка деталей, Детали для обработки с ЧПУ, Металл Шкаф, Форма
Mgmt.Сертификация:	Сертификат ISO9001: 2015
Собственность завода:	Общество с ограниченной ответственностью
Объем НИОКР:	ODM, OEM
Расположение:	Шэньчжэнь, Гуандун

Золотой член

Тип бизнеса:	Производитель / Factory , Group Corporation
Основные продукты:	Киоск самообслуживания, решение для киоска, Smart POS, PCBA, Android POS
Mgmt.Сертификация:	ISO 9001, ISO 14001, IATF16949, ISO 13485
Собственность завода:	Общество с ограниченной ответственностью
Объем НИОКР:	OEM, ODM, собственный бренд
Расположение:	Шэньчжэнь, Гуандун

,

No related posts.