+7 (3513) 29-88-50
+7 (800) 55-18-119
Оставить заявку


Самое интересное о нашем производстве!

Принцип лазерной резки металла

Разделительные операции с различными металлами – основа всех процессов их последующей обработки. Каждая из технологий резки имеет свои области рационального применения. Например, резка пластическим сдвигом используется в крупносерийном и массовом производстве, газопламенная резка – при единичном и т.д. Во многих случаях единственным способом получения исходных заготовок считается лазерная резка.

Разделение металлов при помощи лазерного луча

В основу лазерной резки положен принцип концентрированного локального выделения значительной тепловой энергии, и её последующего воздействия на разделяемые поверхности металла. При этом не имеет значения, токопроводящим ли является материал заготовки или нет (эта особенность лазерного разрезания широко используется при лазерной обработке гранита, кварца, керамики и прочих материалов – изоляторов).

Необходимыми составляющими процесса лазерной резки являются:

Процесс особенно эффективен в случае разделения тонких материалов – плёнки, фольги – толщина которых не превышает 2…5 мм. Для заготовок большей толщины удельная энергоёмкость процесса становится весьма значительной, а, следовательно, и неконкурентоспособной с альтернативными технологиями резки металлов.

Установки лазерной резки различаются:

Параметры лазерного разрезания металлов и сплавов

Выбор подходящей установки производится по следующим факторам:

Гамма современных станков, предназначенных для лазерной резки довольно обширна. Например, в часовой промышленности используется оборудование малой энергоёмкости (не более 1 Дж), зато с повышенной точностью обработки и толщиной линии раздела, исчисляемой микронами. Наоборот, для резки заготовок металла с большими размерами энергия излучения достигает нескольких сотен джоулей.

Практически градация оборудования производится не по энергии излучения, а по величине напряжения накачки газоразрядной лампы. В свою очередь, это напряжение определяется ёмкостью конденсаторной батареи накопителя питающего блока, которые запасает энергию, а затем отдаёт её рабочему разрядному контуру.

Стабильность работы квантового генератора зависит от тепловых процессов, которые развиваются в процессе лазерной резки. Поэтому рабочий контур режущей головки нуждается в постоянном охлаждении: в противном случае оптические элементы головки быстро стареют, и КПД установки снижается. Прогрессивным вариантом является ведение процесса лазерного разделения металла под небольшим (до 10…15 мм) слоем жидкости, в качестве которой используют четырёххлористый углерод, а то и обычную воду.

Совокупность всех энергетических параметров лазерного луча – скважность, толщина, расстояние до обрабатываемого металла – определяет эффективность лазерной резки.

Последовательность процесса лазерной резки

Вначале заготовку, подлежащую разделению, позиционируют на столе, и при помощи программы ЧПУ устанавливают траекторию перемещения инструментальной головки.

Далее включают блок накачки контура квантового генератора, и производят накопление энергии. Фокусируют лазерный луч (диаметр пятна обычно не превышает 0,5…0,8 мм, в зависимости от разрезаемого металла, при точности фокусировки ±0,005…0,1 мм).

Непосредственно перед началом процесса резки в зону разделения подают струю инертного газа. Осуществляют подачу инструментальной головки к поверхности заготовки на требующийся зазор.

При обычной продолжительности импульса от 0,1·10-3 до (8…10)·10-3с начинается процесс размерного испарения металла, с последующим выдуванием микрочастиц при помощи аргонной струи. Длительность фазы импульса подбирается такой, чтобы исключить возможное проплавление металла, которое сопровождается резким ухудшением качества поверхности раздела.

Ведение процесса лазерной резки под слоем рабочей жидкости обеспечивает лучшее охлаждение торцов разрезаемого металла, которые весьма сильно нагреваются, особенно, если частота следования импульсов высока.

Выбор оптимального режима резки (прежде всего, производительности и качества) зависит от металла. Например, по мере снижения производительности металлы и сплавы можно расположить в следующий ряд: медь и её сплавы→алюминий и его сплавы→нержавеющие стали→углеродистые стали→тугоплавкие металлы. В отношении роста шероховатости торцов на линии реза зависимость несколько иная: тугоплавкие металлы→медь и её сплавы→алюминий и его сплавы→нержавеющая сталь→углеродистая сталь. Из этого следует, что применение принципа лазерной резки к тугоплавким металлам и сплавам нецелесообразно.

Преимущества и недостатки лазерной резки

Лазерная резка пригодна для разделения любых плотных материалов, как кристаллических, так и аморфных (например, пластмассы). При этом со стороны лазерного луча не прикладываются никакие механические усилия, которые могли бы вызвать хрупкое раскалывание материала под воздействием значительного перепада температур.

Поскольку лазерный луч проходит сквозь любую прозрачную среду, то обработку металлических изделий можно вести изолированно, например, в ёмкостях. Лучу доступны любые поверхности, к которым невозможно подвести иной разделительный инструмент. Тепловая энергия лазера может быть легко сконцентрирована в очень малых объёмах, при этом не требуется каких-либо направляющих приспособлений и узлов.

Лазерный принцип резки обеспечивает очень высокую производительность, поскольку одновременно с разделением металла можно проводить и контроль качества поверхности раздела. Работают такие установки тихо, и обеспечивают высокую стерильность производства.

К недостаткам процесса относятся невозможность разрезания заготовок большой толщины, а также повышенную энергоёмкость установок. 

Все статьи
Читать о нашей
компании
Общий
прайс-лист

Статьи по теме

29
08

Обработка металлических изделий

Наиболее распространёнными видами обработки металлических изделий считаются механическая обработка и пластическое деформирование.

Подробнее →

Подать заявку.

Ваше имя *

Ваше телефон *

E-mail

Отправить