Лазерная резка алюминия и лазерная резка стали

Хотя в операциях по резке металла традиционно используются механические или ручные процессы, лазерная резка может быть жизнеспособным, эффективным и экономически выгодным вариантом обработки металла. Лазерное оборудование отличается от других машин для резки как по конструкции, так и по применению. Например, лазерные станки не имеют прямого контакта с материалом, используют высокоэнергетические источники энергии, имеют более жесткие допуски на резку и обычно автоматизированы для достижения максимальной точности.

Изображение

Лазерное устройство направляет концентрированный поток фотонов на определенную область заготовки, чтобы обрезать лишний материал и придать заготовке определенную форму. Эти машины высокоэффективны при резке различных сортов стали, таких как нержавеющая и углеродистая. Однако лазеры менее эффективны при работе со светоотражающими или теплопроводящими металлами, такими как алюминий или медь, и для придания формы этим материалам требуются специальные модификации. Материал, подлежащий резке, часто диктует тип лазера, используемого в производстве, поэтому важно согласовывать технические характеристики оборудования с параметрами заготовок.

Типы лазеров

Лазерная технология имеет несколько уникальных свойств, которые влияют на качество реза. Степень, в которой свет огибает поверхности, известна как дифракция, и большинство лазеров имеют низкий уровень дифракции, чтобы обеспечить более высокие уровни интенсивности света на больших расстояниях. Кроме того, такие характеристики, как монохроматичность, определяют частоту длины волны лазерного луча, а когерентность измеряет непрерывное состояние электромагнитного луча. Эти факторы зависят от типа используемого лазера. К наиболее распространенным типам услуг по промышленной лазерной резке металла относятся:

  • Nd:YAG: Лазер на неодимовом иттрий-алюминиевом источнике(Nd:YAG) использует твердое кристаллическое вещество для фокусировки света на цели. Он может выпускать непрерывный или ритмичный инфракрасный луч, который может быть усилен вторичным оборудованием, например, лампами оптической накачки или диодами. Обладая относительно расходящимся лучом и высокой стабильностью позиционирования, Nd:YAG делает его очень эффективным в маломощных операциях, таких как резка листового металла или обрезка тонколистовой стали.
  • CO2: Лазер на диоксиде углерода является более мощной альтернативой модели Nd:YAG и использует газовую среду вместо кристалла для фокусировки света. Соотношение мощности и накачки позволяет ему выпускать мощный непрерывный луч, способный эффективно резать толстые материалы. Как следует из названия, газовый разряд лазера состоит из большой части углекислого газа, смешанного с меньшим количеством азота, гелия и водорода. Благодаря своей режущей способности CO2-лазер позволяет обрабатывать громоздкие стальные листы толщиной до 25 миллиметров, а также резать или гравировать более тонкие материалы при меньшей мощности.

Возможности в области лазерной резки

Лазерная резка предполагает удаление материала для придания заготовке формы в результате процесса, который обычно уменьшает объем финишных работ после изготовления. Например, при резке термически обработанного материала тепло лазера может вызвать закалку на внешних краях среза. Закалка может быть полезна для многих применений, поскольку она повышает долговечность изделия, но она также ограничивает объем возможной механической обработки, затрудняя нарезание резьбы или удаление заусенцев.

Большинство систем лазерной резки автоматизированы с использованием ЧПУ. Эти компьютерные системы управления обеспечивают высокий уровень точности и повышенную скорость резки. Некоторые программы ЧПУ предлагают возможности «летающей оптики», которые позволяют лазеру менять форму материала во время движения режущей головки. Подвижный лазер может выполнять операции быстрой резки, сохраняя при этом точность, и очень эффективен при обработке тонколистового металла. Программирование ЧПУ также может регулировать выходную мощность, позволяя лазеру изменять настройки в зависимости от контуров и толщины разрезаемого материала. Кроме того, некоторые лазеры с ЧПУ оснащены сенсорными блоками, которые могут регулировать расстояние между режущей головкой и заготовкой, чтобы уменьшить возможности деформации.

Лазерная резка стали

Толстые стальные материалы, такие как стальные листы или армированные плиты, обычно режут с помощью CO2-лазеров, поскольку они обладают большей мощностью, чем другие модели лазеров. В общем, чем толще стальной лист, тем больше мощности требуется для его резки, а оптимальная скорость резки во многом определяется соотношением толщины и мощности лазерного луча. В отличие от многих процессов механической резки, лазерная резка позволяет получать отверстия значительно меньших размеров, чем толщина стали, иногда до одной пятой размера заготовки.

Хотя Nd:YAG лазеры обычно не способны резать сталь толще 20 миллиметров, усовершенствование с помощью механизма подачи вспомогательного газа может позволить этим системам на кристаллах резать более толстые стальные заготовки. Такая модификация использует лазер для предварительного нагрева стали, в то время как кислород катализирует экзотермическую реакцию для помощи в резке.

Проблематика лазерной резки стали/лазерной резки алюминия

В отличие от стандартной или углеродистой стали, алюминий и нержавеющая сталь являются светоотражающими и теплопроводящими металлами, поэтому их обработка с помощью лазерной резки может быть затруднена. Возможное решение для лазерной резки алюминия или резки стали заключается в использовании более высокой мощности в сочетании с технологией сжатого газа. Использование газов в сочетании с операциями резки является довольно распространенным явлением. Установки для лазерной резки с использованием азота и кислорода могут обрабатывать алюминий и нержавеющую сталь с относительно высокой производительностью и качественной отделкой кромок. Однако более высокое потребление электроэнергии и стоимость периферийного оборудования, такого как газовые или воздушные фильтры, могут увеличить расходы на эти системы.

Научные исследования и разработки

Многие организации проводят постоянные исследования для определения лучших методов и оптимального применения лазера для различных материалов. Аналогичным образом, спецификации режущих головок для лазерной резки постоянно пересматриваются и корректируются для улучшения качества лазерной резки и повышения чистоты лазерных разрезов. По мере того как системы лазерной резки продолжают совершенствоваться в плане производительности, скорости производства и рентабельности, вероятно, появятся новые области применения лазерной резки стали и алюминия.



Используя этот сайт, вы соглашаетесь с тем, что мы используем файлы cookie.