Лазерная резка металла

При использовании лазерной резки обрабатываемый металл подвергается воздействию эффектов отражения и поглощения лазерного излучения.

Изменение размеров и формы вещества при лазерной обработке возможно благодаря действию двух эффектов излучения: плавления и испарения.

Рассмотрим процесс лазерной резки металла подробнее:

1. Лазерный луч воздействует на металл в определенной точке.
2. Сначала вещество нагревается до определенной температуры, затем начинает плавиться.
3. На границе плавления возникает углубление.
4. Воздействие энергии излучения лазера приводит к второй стадии процесса – кипению и испарению металлического вещества.

На практике эффект испарения возможен только при обработке тонкого металла. Для металлов с большим значением плотности лазерная резка выполняется плавлением с помощью газа, выполняющего вспомогательную роль, для удаления остатков металла. В качестве таких газов могут использоваться азот, кислород, инертный газ или воздух. Лазерная резка металла, фото которой представлено ниже, с применением технологии вспомогательного газа будет называться газолазерной резкой.

Лазер для резки металла состоит из:

1. Особого источника энергии (системы накачки).
2. Рабочего тела, обладающего эффектом вынужденного излучения.
3. Резонатора оптического (набора специальных зеркал).

Принадлежность лазерной резки металла к той или иной разновидности определяется по виду используемого лазера и его мощности. В настоящее время существует следующая классификация лазеров:

1. Твердотельные (мощность не более 6 кВт).
2. Газовые (мощностью до 20 кВт).
3. Газодинамические (мощность от 100 кВт).

В производственных целях наибольшей популярностью пользуется резка металла с твердотельным лазером. Излучение может подаваться в импульсном или непрерывном режиме. В качестве рабочего тела используется рубин, стекло с примесью неодима или CaF2 (флюорит кальция). Главным преимуществом твердотельных лазеров является способность создать мощный импульс энергии за доли секунды.

Газовые лазеры применяются для резки металла в технических и научных целях. Активным телом выступает смесь газообразных азота, углекислого газа и гелия, атомы которых возбуждаются электрическим разрядом и обеспечивают лазерному лучу монохроматичность и направленность.

Большой мощностью отличаются газодинамические лазеры. Рабочее тело – углекислый газ. Сначала газ нагревается до предельно высокой температуры, затем его пропускают через узкий канал, где происходит  расширение и последующее охлаждение СО2. В результате такой процедуры излучается энергия, используемая для лазерной резки металла.

Газодинамические лазеры можно использовать для обработки металла с любой поверхностью. Благодаря невысокому расходу энергии луча, их можно поместить на расстоянии от обрабатываемой зоны и при этом сохранить качество резки металла.

Оборудование для лазерной резки металла

Лазерные установки для резки металла состоят из:

1. Специального излучателя (твердотельный или газовый лазер). Должен обладать соответствующими энергетическими и  оптическими параметрами.
2. Системы транспортировки и формирования луча и газа. Отвечает за передачу луча от источника излучения к детали, которая подвергается обработке, и изменение характеристик поступающего к точке реза рабочего газа.
3. Устройство перемещения (координации) как самого металла, так и действующего на него лазерного луча. Дополнительно содержит исполнительный механизм, привод и двигатель.
4. АСУ (автоматизированная система управления). Контролирует лазер и управляет координатным устройством и системой транспортировки и формирования луча и газа. Оснащена различными датчиками и подсистемами.

Современный станок лазерной резки металла способен выполнять любые сложные задачи, даже лазерную художественную резку металла. Их производством занимаются как российские компании («ТехноЛазер»), так и зарубежные представители (немецкая компания “Trumpf”).

Лазерная резка тонкого металла

Промышленным линиям производства выгоднее использовать листы металла для лазерной резки, чем необработанные детали большой толщины. При этом возможны экономия электроэнергии и применение видов лазерной резки листового металла с большей мощностью.

Способы лазерной резки металла, лист которого готов к обработке, – это кислородная лазерная резка (выжигание), резка смесью газов (аргон, азот) и сжатым воздухом.

Среди преимуществ  лазерной резки листового металла перед другими видами обработки можно выделить:

1. Высокую точность подачи и резки лазерного луча.
2. Минимум загрязнений на поверхности детали.
3. Малую вероятность нанесения деформации листу металла.
4. Снижение энергетических затрат.
5. Создание объемных сложных конструкций с большой скоростью и минимальной площадью обрабатываемого материала.

Применение лазерной резки металла

Благодаря своим преимуществам и использованию современного точного оборудования, лазерная резка металла применяется для создания:

1. Деталей машиностроительной техники.
2. Декоративных подставок, стеллажей, полок и оборудования для торговой промышленности.
3. Элементов котлов, емкостей, дымоходов и печей.
4. Деталей дверей и ворот, кованных ограждений.
5. Индивидуального дизайна шкафов и корпусов.
6. Оригинальных вывесок, трафаретов, букв и шаблонов.

Применение лазерной резки имеет множество преимуществ перед другими видами обработки металла. Поэтому все больше предприятий используют в своем производстве именно лазерную обработку металла.