Технология и принцип лазерной резки металла

Лазерная резка — это инновационная технология разрезания металлов лазерным лучом, которая применяется в производстве металлопродукции. Воздействие лазером позволяет получить высококачественный точный срез с экономным использованием материала и без необходимости дополнительной обработки кромки. Выполняется с помощью компактных лазерных резаков или на специальных станках с ЧПУ на автоматизированном производстве. Технология используется для разрезания разных листовых металлов, а также древесины, пластмассы, оргстекла и многих других материалов. Рассмотрим принцип лазерной резки, особенности применения, технические аспекты, типы оборудования. 

Принцип работы лазерной резки

Принцип обработки на лазерном станке заключается в нагревании лазером материала до температуры выше, чем температура плавления. Энергия лазера преобразуется в тепло — в области облучения повышается температура, материал плавится и испаряется, что позволяет получить точный срез. Лазер перемещается по заданному контуру, вырезая изделия нужной конфигурации. 

В отличие от резака, который непосредственно контактирует с материалом, сфокусированный лазерный луч вызывает нарушение целостности благодаря повышению температуры выше точки плавления. Материал расплавляется только в области среза, не затрагивая соседние зоны. Поэтому в результате получаем чистый срез с минимальной толщиной, что экономит материал и снижает количество отходов.

Технология резки лазером относится к энергозатратным способам обработки. Поэтому такой метод лучше всего подходит для разрезания тонколистовых материалов. Чтобы повысить производительность, процесс разрезания сопровождается подачей газа в рабочую область — это может быть азот, кислород или аргон. Вспомогательный газ помогает охладить область воздействия, удаляет остатки расплавленного металла, снижает вероятность окисления.

Виды лазеров, применяемых для резки: особенности и принцип работы

Рассмотрим основные разновидности лазерного оборудования, которое применяется при изготовлении металлопродукции:

• CO₂-лазеры. Станки оснащены зеркалами и газоразрядной трубкой, через которую проходит поток углекислого газа. Это универсальное оборудование, которое подходит для работы с разными материалами — режет металлы, стекло, пластмассу, фанеру, кожу. Быстро вырезает заготовки, но при этом потребляет большое количество энергии. 
• Волоконные лазеры. Лазерные установки, которые работают быстро и эффективно, существенно снижают энергозатраты. Конструкция включает оптоволокно и лампы накачки, длина волны такого лазера меньше, в сравнении с предыдущими аппаратами, поэтому точность обработки выше с минимальным нагреванием и деформациями в области возле среза. Волоконные лазеры предназначены только для работы с металлами — режут стальные, алюминиевые, медные листы.
• Твердотельные лазеры. Станки этого типа оснащены стержнем, который изготовлен из твердого материала — граната, рубина или стекла. Лазер исходит от рабочего твердого тела и отражается от зеркал, формируя поток излучения. Твердотельные лазеры эффективны при работе с металлами и металлическими материалами — пластиком, керамикой.

Какие материалы можно резать лазером

Технология лазерной резки востребована при раскрое различных листовых металлов — углеродистой, оцинкованной, легированной стали, нержавейки, алюминия, меди. Лазер также эффективен для обработки древесных материалов — фанеры, ДСП, МДФ, натурального дерева. Кроме того, современное лазерное оборудование позволяет работать с разными видами пластика, текстильными материалами, резиной, кожей, картоном.

К материалам предъявляется ряд требований, чтобы улучшить результат и снизить энергозатраты. На поверхности листового металла не должно быть следов коррозии, царапин, вмятин и других дефектов. Лист нужно предварительно разгладить, чтобы максимально эффективно использовать материал, разместив заготовки друг возле друга. Если на поверхность нанесены антикоррозийные составы, их нужно убрать. Не рекомендуется разрезать слишком толстые листы — оптимальная толщина от 1 до 22 мм, что зависит от типа и характеристик лазерного оборудования.

Преимущества технологии лазерной резки

Предприятия по изготовлению металлоизделий не могут обойтись без использования лазерного оборудования для раскроя материалов. Проанализируем главные преимущества обработки лазером:

• Универсальность. Так как режущий элемент не контактирует с рабочей зоной, лазер позволяет раскрывать различные, в том числе хрупкие, склонные к деформациям материалы.
• Высокая скорость. Лазерный станок оперативно вырезает детали по заданным параметрам, что позволяет в короткие сроки изготовить партию одинаковых изделий.
• Максимальная точность среза. Лазерный луч точно фокусируется и позволяет вырезать тонкие контуры и сложные фигуры с погрешностью ± 0,05 мм. Процесс обработки контролируется программой.
• Экономный расход материала. Благодаря тонкому срезу заготовки можно размещать близко друг к другу на одном листе, что особенно важно, если в производстве используются дорогостоящие материалы. Потери при раскрое и количество производственных отходов будут минимальными. 
• Автоматизация процесса. Лазерное оборудование оснащается ЧПУ. Оператору нужно загрузить макет и выставить настройки, чтобы полностью автоматизировать раскрой.

Недостатки резки на лазерном оборудовании

Также отметим недостатки технологии, и главный из них — дорогостоящее оборудование, особенно оснащенное системой ЧПУ. Лазерная резка — энергоемкий процесс, и чем толще изделие, тем больше энергии придется потратить. Также существуют ограничения по материалам, которые можно раскраивать лазером. Оборудования необходимо правильно настроить, чтобы получить ровный срез без оплавлений по краям — перед работой выставляется мощность, скорость, фокусное расстояние и частота импульса. Материалы нужно подготовить к раскрою — наличие следов ржавчины, загрязнений, вмятин и других повреждений могут снизить качество обработки.

Где используется лазерная резка

Лазерная резка широко используется в различных отраслях, где нужно быстро и точно вырезать заготовки из металлов и других материалов. Услуга востребована в металлообработке и машиностроении, производстве конструкций для наружной рекламы, авиационной и автомобильной промышленности, а также в сфере дизайна и архитектуры. Лазер также применяется для раскроя древесно-стружечных материалов в мебельной промышленности, в ювелирном деле, когда нужно сделать тонкую гравировку и нанести узоры, а также в производстве одежды, помогая быстро и точно раскраивать кожу, текстиль и другие материалы.

Резка лазером — современный способ металлообработки, который позволяет изготавливать изделия нестандартных форм с точным соблюдением параметров. Для эффективного производства особое внимание нужно уделить подбору оборудования, обучению специалистов и соблюдению технологии. Если нужно быстро и недорого изготовить партию изделий из листового металла, закажите услугу лазерной обработки на заводе “Сталькран”. Работаем с разными материалами, производим металлоизделия на заказ по чертежам клиента с доставкой в Москве и по всей России.

Технология и принцип лазерной резки металла