Лазерная резка листового металла: процесс, плюсы и минусы

Что такое лазерная резка листового металла?

Субтрактивные производственные процессы имеют решающее значение для модификации материалов для изготовления деталей. Лазерная резка листового металла является одним из стандартных методов резки и удаления компонентов из заготовки. Этот метод включает вырезание кусочков материала с помощью лазерных лучей.

Техника лазерной резки основана на технологии числового программного управления (ЧПУ), что обеспечивает ее безупречную точность. Перед резкой с ЧПУ или лазерной резкой оператор должен иметь коды или программы для ввода рисунков или узоров в компьютер.

Процесс лазерной резки листового металла 

Лазерная резка металла предполагает использование лазерных лучей для плавления металлов и сплавов, в результате чего получаются ровные и острые разрезы. Процесс лазерной резки состоит из двух операций, работающих синхронно.

В первом случае материал поглощает сфокусированный лазерный луч – энергия, вызывающая разрез. Второй включает в себя режущее сопло, концентричное по отношению к лазерам, обеспечивающее подачу технологического газа, необходимого для резки. Газ защищает обрабатывающую головку от паров и брызг и помогает удалить излишки с пропила.

Существует три основных метода лазерной резки листового металла.

1. Лазерная резка плавлением 

CO₂ лазеры производят лазерные лучи, пропуская электрический ток через трубку, заполненную смесью инертных газов, в основном азота и гелия. Они являются наиболее распространенными лазерными формами, поскольку они эффективны и экономичны и позволяют резать несколько видов материалов с высокой скоростью.

Однако они производят меньшую режущую способность по сравнению с волоконными лазерами. Следовательно, они не являются отличным выбором для лазерной резки листового металла. Как правило, производители предпочитают использовать их для резки неметаллов и органических материалов, таких как дерево, бумага, акрил и т. д.

2. Лазерная сублимационная резка

Как следует из названия, при лазерной сублимационной резке материал испаряется. Вместо того, чтобы плавить материал, как в других процессах лазерной резки, они сразу же превращаются из твердого в газообразное – сублимация.

Как и при резке плавлением, при лазерной сублимационной резке используются инертные газы для выдувания паров материала из пропила. Таким образом, окислителей на острие нет. Он часто используется для резки органических материалов, таких как дерево, кожа, текстиль и т. д.

3. Лазерная резка пламенем

В лазерной резке пламенем используется горючий газ – кислород, чтобы вытолкнуть расплавленный материал. Лазер нагревает заготовку, создавая самовозгорание после расплавления материала. Газообразный кислород обеспечивает больше энергии для процесса резки за счет окисления – экзотермическая реакция.

Пламенная резка идеально подходит для резки низкоуглеродистой стали и легкоплавких материалов, таких как керамика. Этот процесс резки может вызвать ожоги режущей поверхности, поскольку газ является окислителем. Правильная оптимизация параметров процесса поможет предотвратить образование заусенцев.

Типы лазеров для резки листового металла

Производители обычно используют три разных типа лазеров для резки материалов. Каждый тип лазера имеет отличительные особенности и лучше всего подходит для резки конкретных материалов. Ниже представлен обзор трех типов лазеров для резки.

1. Волоконные лазеры

На станках для резки волоконным лазером для резки используется стекловолокно. Они генерируют очень высокую мощность для высокоточного резания. Этот лазер принадлежит к семейству твердотельных лазеров от “seed laser” усилены специальными стеклянными волокнами.

Эти лазеры подходят для резки практически всех материалов, от металлов до сплавов, неметаллов, включая дерево, стекло и пластик. Помимо резки, они идеально подходят для других операций, таких как отжиг и гравировка.

Кроме того, это самые долговечные лазеры, срок службы которых превышает 25 000 часов, и они требуют меньше обслуживания.

2. CO₂ лазеры

CO₂ лазеры производят лазерные лучи, пропуская электрический ток через трубку, заполненную смесью инертных газов, в основном азота и гелия. Они являются наиболее распространенными лазерными формами, поскольку они эффективны и экономичны и позволяют резать несколько видов материалов с высокой скоростью.

Однако они производят меньшую режущую способность по сравнению с волоконными лазерами. Следовательно, они не являются отличным выбором для лазерной резки листового металла. Как правило, производители предпочитают использовать их для резки неметаллов и органических материалов, таких как дерево, бумага, акрил и т. д.

3. Кристаллические лазеры (Nd: YAG или Nd: YVO)

Кристаллические лазеры генерируют лучи либо из кристаллов Nd:YAG (алюмоиттриевый гранат, легированный неодимом), либо из кристаллов Nd:YVO (ортованадата иттрия, легированного неодимом, YVO4). Однако последний встречается чаще.

Эти кристаллы производят лучи с высокой режущей способностью. Однако они дороги и недолговечны, а их период полураспада составляет от 8 000 до 15 000 часов. Они обычно используются для резки пластика, металлов и неметаллов, включая керамику.

7 преимуществ лазерной резки листового металла

Давайте рассмотрим преимущества лазерной резки листового металла для производственного сектора.

1. Высокая точность и аккуратность

Лазерная резка подходит для резки листового металла из-за ее высокой точности. Станки оснащены возможностью выполнять сложные разрезы с предельной точностью и аккуратностью. В промышленности лазерная резка используется для резки листового металла со специфическими деталями, требующими жестких допусков.

Некоторые резаки могут выполнять точные разрезы с точностью до 0,0005 дюйма. Вот почему он остается основой большинства производственных компаний. Поскольку лазеры расплавляют металлические детали, фрезы практически не производят заусенцев. Вместо этого он оставляет чистый, гладкий и острый край.

2. Автоматизированный процесс

Лазерная резка осуществляется с помощью систем числового программного управления (ЧПУ). Как только технический оператор вводит программы в компьютер, процесс выполняется самостоятельно. Следовательно, требуется меньше человеческого вмешательства и общего труда. Кроме того, с повышенной эффективностью резки практически отсутствует право на ошибку.

CO₂ лазеры производят лазерные лучи, пропуская электрический ток через трубку, заполненную смесью инертных газов, в основном азота и гелия. Они являются наиболее распространенными лазерными формами, поскольку они эффективны и экономичны и позволяют резать несколько видов материалов с высокой скоростью.

Однако они производят меньшую режущую способность по сравнению с волоконными лазерами. Следовательно, они не являются отличным выбором для лазерной резки листового металла. Как правило, производители предпочитают использовать их для резки неметаллов и органических материалов, таких как дерево, бумага, акрил и т. д.

3. Предотвращение повреждений

Существует заблуждение, что лазерная резка металла вызывает деформацию. Однако это неправда. Тепло от лазерной резки воздействует только на мельчайшие части материала, не влияя на допуски.

Кроме того, процесс лазерной резки выполняется быстро; лазеры нагревают и расплавляют части, которые нужно удалить. Таким образом, тепло не оказывает существенного влияния на другие части материала. В большинстве случаев ваши материалы не деформируются и не деформируются.

4. Совместимость с большинством материалов

Еще одним важным преимуществом этого субтрактивного метода производства является его способность работать с широким спектром материалов. Он легко прорезает любой материал, будь то медь, алюминий, нержавеющая сталь или даже титан. В конце концов, это связано с использованием лазеров при очень высоких температурах для плавления материала.

5. Относительно низкая стоимость

Действительно, станки для лазерной резки стоят дорого. Однако по сравнению с другими станками с ЧПУ он более экономичен. Более того, это единая машина для всех – то есть один станок для лазерной резки идеально подходит для всех ваших операций по резке. Вам не нужно модифицировать машину для различных операций резки.

Кроме того, он прочный. Устройство не соприкасается с материалами, которые вы режете, поэтому трения или износа поверхности практически нет. Кроме того, он не состоит из нескольких частей, поэтому требуется меньше обслуживания и обслуживания. В целом эксплуатационные расходы на использование лазерного резака ниже по сравнению с другими обычными производственными инструментами.

6. Высокая универсальность

Помимо совместимости лазерной резки с большинством материалов, этот процесс очень универсален. В отличие от других устройств, вы можете использовать лазерный резак для нескольких функций резки, от простых до сложных, требующих жестких допусков и сложных конструкций. Эта функция делает его отличным выбором для большинства отраслей.

7. Низкое энергопотребление

Действительно, лазерным резакам требуется мощность для эффективного нагрева и расплавления материалов во время резки. Однако этот метод резки более энергоэффективен, чем другие методы резки.

Кроме того, в отличие от других машин, в нем меньше движущихся частей, что означает меньшее потребление энергии. Кроме того, высокая скорость машины означает быструю резку, экономию времени и энергии.

Минусы лазерной резки листового металла

К основным недостаткам лазерной резки листового металла относятся следующие:

1. Требуется технический оператор

Чтобы эффективно использовать станок для лазерной резки, вам нужен специалист, который разбирается во всех его особенностях и может быстро обнаружить проблему, чтобы вовремя внести соответствующие исправления. Если вы не настроите устройство правильно, вы можете повредить ваши материалы или саму машину. Поэтому, если вы хотите предоставлять услуги лазерной резки, вам нужно нанять профессионала.

2. Ограничения по толщине металла

Лазерные резаки прекрасно совместимы с большинством материалов, особенно с листовым металлом. Однако при работе с толстыми металлами вы можете рассмотреть другие методы резки. В большинстве производственных отраслей лазерные станки режут алюминиевые листы максимальной толщиной 15 мм и 6 мм для стали.

3. Выброс вредных паров и газов

Мы установили, что лазерная резка предполагает использование тепла для расплавления разрезаемых материалов. Когда машина плавит каждый материал, она выделяет вредные пары и газы в окружающую среду. Поэтому рекомендуется использовать эти машины в хорошо проветриваемом помещении.

4. Высокие начальные инвестиции

Стоимость приобретения высококачественного лазерного резака высока. Это почти в два раза дороже других машин для резки, таких как гидроабразивная резка. Чтобы вести бизнес с лазерным резаком, вы должны быть готовы к первоначальным инвестициям.


Источник статьи: waykenrm.com