Лазерная резка металла — технология и назначение

На промышленных предприятиях специализирующихся на обработке материалов для проведения операций применяются станки с применением лазерной резки, обеспечивающей высокую точность работ и производительность труда.

Технология процесса резки лазером

В лазерных установках используются 2 типа технологий с использованием твердотельных и газовых систем. Твердотельные установки имеют длину волны — 1 мкм и производятся мощностью 1-6 кВт. В аппарате для создания луча используются специальные элементы: рубин, неодимовое стекло или алюмо-иттериевый гранат. В процессе рабочего цикла оптический стержень накапливает энергозаряд от сверхмощных ламп и проецирует в рабочую зону с дополнительной фокусировкой, осуществляемой с помощью призмы и зеркал.

Газовый аппарат состоит из газоразрядной трубки, куда под давлением подается смесь, состоящая из гелия, азота и углекислого газа с активацией смеси электрическими импульсами. Данный тип установки дает возможность инициировать мощность до 20 кВт, позволяя производить резку сверхпрочных сплавов.

Технология резки основана на особых свойствах лазерного луча проецируемого на металл и создания в зоне контакта высокой температуры за счет чего происходит резка металла.

В устройствах используются два типа резки:

• в ходе процесса резки металл испаряется;
• при проведении рабочего цикла производится плавление сплава.

В ходе процесса испарения металла расходуется большое количество энергии, из-за чего такой метод применяется реже и в основном при обработке тонкой стали.

При использовании метода плавления различных сплавов для повышения производительности дополнительно используется газ (кислород), подаваемый под давлением, что сильно ускоряет рабочий процесс.

Газ способствует ускорению процесса окисления металла и повышению температуры в зоне резки с образованием незначительной кромки. Весь процесс резки проводится в автоматическом режиме по заданной программе.

Помимо резки лазерный аппарат применяется также для гравировочных работ. На лазерных станках обрабатываются изделия из нержавеющей стали, алюминия и сплавов металлов.

Особенности обработки лазером

В Россию поставляется оборудование для лазерной резки и комплектующие для лазерных станков ведущих компаний в сфере станкостроения: Trumpf, Cjmpact Lazer, TST, Rnuth, Mattex, Durma и Mazak.

Лазерная техника применяется для резки и обработки различных материалов и гравировки изделий. Использование такой технологии позволяет получить определенные преимущества:

• высокую эффективность рабочего процесса за счет скорости обработки изделий;
• точность обработки материалов;
• возможность выполнять заказы различной сложности;
• низкий уровень механического воздействия на обрабатываемый материал;
• процесс резки производится с незначительной шириной реза;
• полная автоматизация процесса обработки деталей.

Использование лазерной резки за счет регулирования режима воздействия на материал, позволяет обрабатывать разные заготовки:

• металл (сталь, алюминий, сплавы);
• пенопласт;
• древесные материалы (дерево, шпон, фанера);
• кожа;
• ткань;
• резина;
• бумага.

При обработке различных материалов используются лазеры различных типов. Для резки металлов (медь, серебро, латунь) применяются волоконные иттербиевые установки, а материалов менее плотной структуры (оргстекло, древесина) установки Stab CO₂. Лазерный станок с ЧПУ позволяют вести раскрой заготовок с очень высокой точностью.

Использование лазерной технологии для гравировки

Значительная доля рынка лазерной техники приходится на гравировальные системы, состоящие:

• системы оптической, куда входят лазер, фокусирующие линзы и зеркала;
• системы трансмиссионной, которая комплектуется электромоторами, направляющими, серводвигателями, приводами;
• системами охлаждения и контроля.

Лазерные гравировальные станки имеют мощность 12-200 Вт.

Вся выпускаемая продукция разбита на 4 категории, которые можно классифицировать:

• настольные станки для производства лазерной гравировки, используются по большей части для обработки мини-изделий;
• станки универсальные, применяемые для гравировки и резки разнообразных материалов (оргстекла, древесины и т.д.);
• станки специализированные используются при проведении граверных работ по камню;
• станки профессиональные применяются при проведении скоростной резки и больших объемах работ.

Цена на продукцию меняется в большом диапазоне, и зависит от страны производителя, компании, мощности и производительности. Все больший сегмент рынка лазерных станков занимает продукция из Китая.

Конструкция станков

Лазерные станки состоят из следующих частей и механизмов:

• станины;
• рабочего раскроенного стола;
• оптической головки;
• приводов управления головкой и механизмами;
• лазера;
• блока управления;
• системы дымоудаления;
• охлаждения;
• подачи газа.

Производимое лазерное оборудование оснащено энергетической установкой мощностью 700-20000 Вт и рассчитано на обработку заготовок весом до 1 т с точностью позиционирования ±0.1 мм. Для облегчения загрузки листового металла, станок оснащается выдвижной палеттой. При комплектовании челночным столом предусмотрена установка двух паллет.

Конструктивно станок имеет станину укомплектованную агрегатами и механизмами, с помощью которых производится резка металла. Для позиционирования рабочих механизмов, применяются приводы и безлюфтовые редукторы, в основном работающие в автономном режиме, согласно программе с заданными координатами.

Для смазки рабочих механизмов станка, применяется автономная смазочная система, включаемая через определенные промежутки времени в ходе рабочего процесса.

Поддержание чистоты воздуха производится системой дымоудаления действующей в автономном режиме при помощи сигнальных датчиков.

На станке устанавливается система подачи в рабочую зону технологического газа, система охлаждения.

Пульт управления рабочими процессами оснащен монитором, куда выводится вся информация состояния рабочих механизмов и процесса резки металла.

Заключение

Лазерная резка металла является сложной процедурой, реализуемой с помощью специализированного оборудования. Чаще всего оно используется на промышленных предприятиях с большими объемами работ.