Лазерная резка стали, применяемое оборудование и особенности технологии

09 января 2017

Резка, осуществляемая с помощью лазерного луча, – это самый оптимальный и высокотехнологический вид обработки любых твердых материалов. Лазерная резка стали производится направленным лучом лазера, вырабатываемого специальным оборудованием. Сформированный луч фокусируется на определенной, минимальной по площади, точке поверхности металла. При этом в точке соприкосновения создается энергия довольно большой плотности, которая доводит металл до кипения, и он начинает закипать и испарятся. В то же время, так как площадь кипения практически минимальна, разрезаемая заготовка остается полностью холодной. А разрезаемая линия практически не имеет погрешности.

Например, лазерный резак может сконцентрировать на одном квадратном сантиметре обрабатываемой детали энергию плотностью более 108 Ватт.

Свойства лазерного луча.
Чтобы разобраться, как получается такой эффект, нужно понять, какие свойства могут быть у лазерного луча.

По сравнению со световыми волнами, луч лазера имеет постоянную частоту волн и длину. Это дает возможность регулировать его фокусировку на любой точке обрабатываемой детали с помощью обычной оптики, то есть линз.

У лазерного луча хорошая направленность и минимальное рассеивание, поэтому луч получается высокой плотности с точной фокусировкой.

У лазерного луча существует еще одно важнейшее свойство – это согласованность всех, протекающих в нем, волновых процессов (когерентность), которые работают в общем резонансе. В итоге происходит суммарное увеличение мощности лазерного излучения, при котором происходит мгновенное нагревание и испарение металла.

Быстрое проникновение луча в глубину разрезаемой детали, еще зависит и от структуры материала самой заготовки.
Способы резки
Сегодня используются следующие виды лазерных установок для резки металла:

1. Твердотельные – их мощность не превышает 6 кВт.
2. Установки газовые – мощность установки около 20 кВт.
3. Газодинамические – их мощность составляет более 100 кВт.

Твердотельные лазеры
Чаще всего используются для промышленных целей. Для образования луча могут использоваться рубины, обычное стекло с добавкой флюорита кальция либо неодима. Преимуществом этих установок в том, что они буквально в долю секунды могут создавать мощные энергетические импульсы.

Газовые лазеры
Обычно используются для технических либо каких-нибудь научных целей. Здесь активными телами являются углекислый газ, или азот с гелием. Их атомы возбуждаются при помощи электрического разряда, что обеспечивает постоянную частоту, а также длину и узко направленность лазерного луча.

Газодинамические лазеры.
Они отличаются от остальных установок своей огромной мощностью. В этих установках рабочим телом является углекислый газ. Он вначале разогревается до сверхвысокой температуры, а затем пропускается по узкому каналу установки, где он расширяется и охлаждается. В результате чего возникает мощная энергия, которая используется для лазерного луча.

Газодинамические установки, вырабатывающие лазерный луч используется для резки металлических деталей, имеющих самые разные поверхности.

Преимущества резки лазером.
Сравнив характеристики лазерной резки с другими альтернативными способами обработки материалов, становиться заметно, что она имеет явное преимущество. Из всех достоинств этой технологии можно отметить такие положительные свойства как:

1. Диапазон резки по толщине довольно широкий. Например, резка стали может производиться толщиной в пределах 20 мм, а заготовки из нержавеющей стали около 50 мм.

2. При резке лучом лазера полностью исключены механические контакты с заготовкой, при этом обрабатываемые детали нагреваются только в точке соприкосновения луча с их поверхностями. А это значит, что можно свободно производить резку хрупких и легко деформирующихся изделий, не боясь их повреждения.

3. С помощью установленной на станок программы автоматического управления (ЧПУ), можно без проблем вырезать заготовку либо изделие самых сложных геометрических очертаний. Для этого в блок ЧПУ достаточно ввести специальную программу с чертежом изготавливаемой детали. При этом погрешность точности исполнения будет всего около 0,1 мм.

4. Резка любого материала, не зависимо от его толщины и твердости, происходит на большой скорости.

5. Применяя лазерную резку, можно в полном объеме заменить литье и штамповку, технология которых довольно дорого стоит.

6. За счет высоких скоростей лазерной резки, намного повышается производительность изготовления изделий, уменьшаются отходы, и практически отпадает дальнейшая механическая обработка изготовленной детали. А это значит, что себестоимость изготовленной продукции снижается в несколько раз.

7. Имея высокую мощность, лазерная установка еще и необыкновенно универсальна, поэтому с ее помощью можно изготавливать детали любой сложности.

Недостатки лазерной установи.
В случаях, когда в себестоимость детали, изготовленной путем штамповки, не включается стоимость технического оборудования, изготовление изделий путем лазерной резки может быть намного дороже штампованной. Все это из-за того, что лазерная установка, для вырабатывания мощной энергии для луча, нуждается в значительном потреблении электроэнергии.

Также для резки металла существуют некоторые ограничения по его толщине.

Похожие статьи:

Прием цветного лома
Компании, принимающие лома черных и цветных металлов, помимо покупки выполняют...
06 августа 2016
«Эркерные диваны для кухни: 12 изящных моделей»
Эркер — это не просто стильное украшение фасада вашего здания,...
19 марта 2016
Паркетный лак: идеальный отделочный материал для вашего пола
Благодаря развитию современной химической промышленности, потребность в такой профессии, как...
08 января 2016