Лазерная резка металла: плюсы и минусы

Содержание:

• Что такое лазерная резка?
• Сферы применения
• Принцип действия
• Что можно резать лазером
• Преимущества лазерной резки

Лазерная резка – один из самых прогрессивных способов раскроя металлических листов в широком диапазоне видов конструкционных металлов и сплавов. Высокая точность и скорость обработки, приемлемое качество кромки реза, возможность управления через ЧПУ и работа с самыми сложными конфигурациями реза – главные преимущества резки металла на современных лазерных раскроечных станках. Однако есть у такой технологии обработки металла и некоторые недостатки.

Что такое лазерная резка?

Высокоэнергетический луч лазер – это сфокусированный узконаправленный через несколько оптических призм, линз и зеркал поток света, который переносит большое количество энергии, способной расплавлять металл в точке своего контакта с заготовкой. Именно благодаря незначительной площади поперечного сечения лазерный луч имеет самую малую точку контакта, следовательно, и низкий коэффициент отходов при резке металла.

Малая площадь контакта позволяет выполнять на лазерном станке сложную резку с фигурной траекторией движения лазера по листовому металлу с минимальным расстоянием между двумя соседними линиями реза.

Сферы применения

• Машино-, авиа- и судостроение.
• Приборо- и станкостроение.
• Изготовление строительных конструкций и декоративных металлоизделий.
• Производство металлической лабораторной и производственной мебели.
• Ремонт машин и промышленного оборудования.

Принцип действия

Принцип лазерной резки достаточно прост и представляет собой непосредственное расплавление металла высокоэнергетическим лазером в точке контакта. Разогреваясь до температуры плавления, материал сначала переходит в жидкую фазу, а после и вовсе испаряется. При этом края вокруг рабочей зоны остаются нетронутыми. В результате горизонтального движения луча по листовой заготовке происходит процесс резки.

В некоторых случая, когда используют заготовки большой толщины необходимо дополнительное выдувание расплавленного металла из рабочей зоны с помощью вспомогательных газов. Это может быть как обычный атмосферный воздух, так и инертные газы.

Нередко для увеличения производительности лазерной резки металла используют кислород в качестве вспомогательной газовой среды. Кислород помогает не просто выдувать расплав, но и существенно увеличивать скорость работы, выжигая материал благодаря своей высокой окислительной способности.

Движение лазера на современных лазерных станках с ЧПУ возможно только в двухмерном рабочем пространстве, т.е. по осям абсцисс и ординат. В процессе резки металлический лист располагают на специальном раскроечном столе.

Что можно резать лазером?

На современных раскроечных станках можно выполнять лазерную резку практически всех распространенных в промышленности конструкционных сплавов и металлов:

• углеродистая сталь (черная);
• высоколегированная коррозиестойкая сталь (нержавеющая);
• медь, алюминий и их сплавы, включая латунь.

Один из недостатков лазерной резки в ограниченном диапазоне толщин обрабатываемой заготовки в соответствии с видом металла.

• черная сталь – до 30 мм;
• нержавейка – до 12 мм;
• медь – до 15 мм;
• алюминий – до 20 мм;
• латунь – до 12 мм.

При этом минимальная толщина металлических листов, которые можно раскраивать таким образом – 0,2 мм. Но это как раз один из «плюсов» лазерной резки металла, поскольку другими способами такой тонкий лист также аккуратно и точно разрезать нельзя, будь то механический режущий инструмент, плазменный станок или газовый ручной резак.

Преимущества лазерной резки

• Высокая точность, благодаря чему на станках с ЧПУ можно выполнять раскрой даже самых сложных по форме деталей и металлоизделий с внутренними отверстиями различной конфигурации.
• Экономный расход металла благодаря крайне малой площади поперечного сечения луча, что позволяет планировать резку с минимальным расстоянием между двумя соседними линиями реза.
• 0,2 мм – минимальная толщина металлических листов, которые можно раскраивать на лазерных станках.
• Отсутствие термических деформаций, короблений, изменений в цвете и нарушений в кристаллической решетке сплава.
• Высокая производительность – до 60 м/ч.
• Отсутствие необходимости в дополнительной обработке кромки.
• Широкий спектр вариантов конструкционных сплавов.

Один из «минусов» лазерной резки металлов в ограничении толщины листов и в снижении эффективности процесса ввиду сильной светоотражающей способности металлической поверхности некоторых сплавов. Именно поэтому латунь имеет самый узкий диапазон толщин, который для более продуктивного раскроя желательно ограничить до 8 мм.

Чем меньше металл отражает свет, тем больше он поглощает энергии в процессе резки лазерным лучом. Однако даже такое ограничение не способно замедлить рост популярности этого прогрессивного вида раскроя металлических заготовок со всеми его «плюсами».