Технологии лазерной резки металла

Методы субтрактивного производства являются типичными операциями для изготовления деталей в промышленности. Один из основных примеров таких методов – лазерная резка листового металла.
Этот процесс фокусирует лазерный луч на поверхности материала, за счёт создавшейся высокой температуры вещество мгновенно плавится/сгорает, оставляя ровный разрез. Поскольку это точный процесс, он упрощает изготовление компонентов со сложными деталями.

Что такое лазерная резка листового металла ?

Изготовление листового металла является одним из основных методов промышленного производства. Таким образом, лазерная резка листового металла, стала одной из самых популярных технологий. Оборудование лазерной резки использует мощный луч света (лазер) для резки плоских и тонких листов металла. Процесс управляется оптикой и технологией числового программного управления (ЧПУ), что обеспечивает высокую точность операций.

История технологии лазерной резки

Технология лазерной резки существует уже более 60 лет, первая попытка резки металлических листов была предпринята еще в 1960 году.
К 1964 году CO 2-лазеры уже использовались для сложных производственных операций, таких как сварка часовых пружин. Автоматизация и высокая точность лазерной резки по сравнению с другими процессами резки сделали ее широко используемой для прецизионного производства.
Волоконные лазеры были впервые произведены в 60-х годах, но только в конце 80-х началось их массовое использование. 1990-е годы считаются золотым веком лазерных технологий, поскольку тогда в производстве появились мощные лазеры, такие как твердотельные, которые значительно повысили эффективность и производительность оборудования. К началу 2000-х годов услуги лазерной резки стали широко распространенной производственной технологией, используемой во многих отраслях производства, таких как автомобильная и аэрокосмическая промышленность.

Существует три различных типа лазеров для резки материалов в промышленном производстве. Каждый лазерный резак имеет уникальные особенности, которые отличают его от других.

Волоконные лазеры

Станки для резки волоконным лазером являются одними из самых мощных устройств для точной обработки. Они относятся к твердотельным лазерам, использующим затравочные лазеры для усиления луча специальными стеклянными волокнами. Они эффективны для резки деталей из металлов, сплавов и неметаллов, таких как стекло, пластик и даже дерево. Помимо простых операций резки, они подходят для гравировки по металлу и отжига.
Прорези волоконного лазера шире, чем другие; это может объяснить их высокую мощность. Они обладают длительным сроком службы не менее 25 000 часов и, следовательно, требуют меньше обслуживания. Лучше всего подходят для материалов толщиной менее 20 мм.

СО 2 лазеры

Лазеры CO 2 генерируют луч света, пропуская электричество через трубку, заполненную смесью газов. Газовая смесь содержит в основном углекислый газ и инертные газы – гелий и азот, наиболее распространенные для данного типа лазеров.
Однако они менее эффективны по сравнению с волоконными. Станки с углекислотным лазером могут резать только неметаллы, такие как дерево, акрил и пластик. В некоторых случаях они также могут использоваться для резки листового металла, особенно тонких листов алюминия и некоторых других цветных металлов.

Кристаллические лазеры

Кристаллические лазерные резаки существуют в двух формах: кристаллы Nd:YAG (алюмоиттриевый гранат, легированный неодимом) и Me:YVO (ортованадат иттрия, легированный неодимом, YVO4). Оба являются очень мощными режущими устройствами. Тем не менее, они довольно дороги, но их срок службы примерно вдвое меньше, чем у волоконных лазеров — от 8 000 до 15 000 часов. Они подходят для резки металлов с покрытием и без покрытия, неметаллов и пластмасс и даже керамики в определенных условиях.

Три процесса лазерной резки листового металла

Лазерная резка листового металла — это термический процесс, который включает использование лазерного луча для вырезания деталей из металлического листа. Прежде всего, существует три метода резки листового металла.

Лазерная резка плавлением

При резке плавлением используется инертный газ, часто азот или аргон, для выталкивания расплавленного материала из резака. Поскольку используется инертный газ, он предотвращает окисление на режущей кромке, не вступая в реакцию с материалами. Этот процесс подходит для плоских и тонких листов, а также для случаев, когда материал должен соответствовать высоким требованиям к чистоте поверхности и не требовать постобработки.

Лазерная резка плазмой

Плазменная резка использует газообразный кислород для удаления расплавленного материала. Это вызывает экзотермическую реакцию, которая объясняет увеличение общего энерговклада в процесс. Этот процесс идеально подходит для резки низкоуглеродистой стали, а также других видов листового металла и легкоплавких материалов, таких как керамика.

Лазерная сублимационная резка

Сублимационная резка использует лазер для испарения частей материала с меньшей температурой плавления. Как и при резке плавлением, в качестве режущего газа используются инертные газы – азот, гелий или аргон, что гарантирует отсутствие окислителей на режущих кромках. Несмотря на то, что процесс медленный, в результате получаются гладкие, не требующие обработки кромки.