Лазерная резка металла. Описание технологии и суть метода

Одним из передовых направлений в сфере металлообработки является сегодня лазерная резка металла.

С ее помощью можно производить изделия со сложными геометрическими контурами, обеспечивая высокую точность размеров и качество исполнения кромок.

Сегодня лазерная резка металла относится к наиболее передовым направлениям металлообработки. Это способ раскроя или резки различных материалов с использованием мощного лазера. Технология состоит в фокусированном воздействии лазерного луча на обрабатываемую поверхность. (обычно оператор управляет процессом с помощью компьютера). При этом происходит нагревание участка поверхности до высокой температуры, в результате чего лист материала прожигается лучом лазера и таким образом разрезается или раскраивается. Материал разрезаемого участка удаляется за счет плавления, возгорания, испарения или выдувания струей газа. Наибольшее распространение в промышленности получала лазерная резка металла, хотя технология позволяет использовать лазер и для резки многих других материалов, например, дерева.

Преимущества лазерной резки

Важным преимуществом лазерной резки является отсутствие механического воздействия на разрезаемый материал. Поэтому данная технология успешно применяется для разрезания и раскроя даже наиболее легкодеформируемых заготовок.

Благодаря большой мощности излучения лазера получается разрез высокого качества. Также благодаря большой мощности обеспечивается и высокая производительность процесса.

Управление процессом лазерной резки достаточно простое, что обеспечивает высокую точность резки и раскроя. Кроме того, это позволяет производить резку по сложным контурам плоских и объемных заготовок, а также достигать высокой степени автоматизации процесса.

Возможности лазерной резки

В целом можно сформулировать список возможностей, которые дает лазерная резка:

1. Возможность резки легко деформируемых и хрупких материалов – благодаря отсутствию механического контакта.
2. Возможность резки заготовок из твердых сплавов.
3. Возможность высокоскоростной резки – благодаря мощности лазера.
4. Возможность выгодного использования при выпуске ограниченных партий изделий (здесь лазерная резка более экономична, чем изготовление деталей литьем или прессованием).
5. Возможность автоматического раскроя материала по чертежу.

Такие возможности технологии лазерной резки (вместе с такими преимуществами как отсутствие деформаций и точность обработки) обеспечили данному методу металлообработки широкое промышленное применение.

Оборудование для лазерной резки металла

Для лазерной резки использует разное оборудование. Наиболее распространены станки на основе волоконных или твердотельных лазеров, а также газовых CO2-лазеров. Эти установки работают и в непрерывном, и в импульсно-периодическом режимах излучения. Следует отметить, что, хотя процент резки с использованием газолазерной резки постоянно повышается, полностью заменить традиционные способы резки металлов он в настоящее время не может. Причина в том, что, хотя в стоимости лазерного оборудования наметилась определенная тенденция к снижению, она все еще достаточно высока. Поэтому производить сходные операции часто оказывается более выгодно на традиционном оборудовании. А процесс лазерной резки часто становится целесообразным только тогда, становится эффективным только тогда, когда использование традиционных способов признается неприемлемо трудоемким или вообще невозможным.

Для оценки целесообразности использования для выполнения конкретной операции того или иного оборудования, необходимо учитывать его цену, а также цену обслуживающего оборудования, затраты на содержание устройств и т.д.

Материалы заготовок для лазерной резки

Технология лазерной резки позволяет обрабатывать такие заготовки из следующих материалов:

• стали (обыкновенную и нержавеющую);
• алюминия и его сплавов;
• меди;
• латуни;
• некоторых неметаллических материалов (например, из древесины).

Особенности применения оборудования

Следует учитывать, лучше режутся лазерным способом металлы с низкой теплопроводностью, так как в этом случае энергия лазера концентрируется в меньшем объеме материала. Что касается типа лазера, то его следует выбирать специально для каждого случая.

Следует также отметить, что промышленные лазеры нуждаются в качественном охлаждении.

В зависимости от размеров, мощности и назначения лазерного устройства, охлаждение производится или методом воздушного обдува, или с использованием теплоносителя в системе теплообменника. Возможен также вариант использования промышленной холодильной установки. По каждой единице оборудования следует выбрать свой вариант, который позволяет использовать его с максимальной выгодой.