Услуги лазерной резки металла на современном оборудовании

Технология лазерной резки металла подразумевает под собой процесс нагревания металла в определённом месте свыше его температуры плавления. Какие бывают услуги лазерной резки металла на современном оборудовании можно узнать в статье.

Виды лазерной резки

Лазерные установки состоят из трех основных частей:

1. Рабочей (активной) среды. Она является источником лазерного излучения.
2. Источника энергии (системы накачки). Он создает условия, при которых начинается электромагнитное излучение.
3. Оптического резонатора. Система зеркал, усиливающих лазерное излучение.

По типу рабочей среды лазеры для резки делят на три вида:

1. Твердотельные. Их основным узлом является осветительная камера. В ней находятся источник энергии и твердое рабочее тело. Источником энергии служит мощная газоразрядная лампа-вспышка. В качестве рабочего тела используют стержень из неодимового стекла, рубина или алюмо-иттриевого граната, легированного неодимом или иттербием. По торцам стержня устанавливают два зеркала: отражающее и полупрозрачное. Лазерный луч, излучаемый рабочим телом, многократно отражается внутри него, усиливается в ходе отражений и выходит через полупрозрачное зеркало.

К твердотельному виду относятся и волоконные лазеры. В них излучение усиливается в стекловолокне, а источником энергии служит полупроводниковый лазер.

Так устроен твердотельный лазер

1. Газовые. В них рабочим телом является углекислый газ или его смесь с азотом и гелием. Газ прокачивается насосом через газоразрядную трубку. Он возбуждается с помощью электрических разрядов. Для усиления излучения устанавливают отражающее и полупрозрачное зеркало. В зависимости от особенностей конструкции такие лазеры бывают с продольной и поперечной прокачкой, а также щелевые.

Так устроен газовый лазер с продольной прокачкой

1. Газодинамические. Эти лазеры самые мощные. В них рабочим телом является углекислый газ, нагретый до 1 000–3 000 °К (726–2726 °С). Он возбуждается с помощью вспомогательного маломощного лазера. Газ со сверхзвуковой скоростью прокачивается через суженный посередине канал (сопло Лаваля), резко расширяется и охлаждается. В результате его атомы переходят из возбужденного в обычное состояние и газ становится источником излучения.

Схема работы газодинамического лазера

Раскрой листов металла лазерным излучением

Лазерный раскрой листового металла считается очень точным. Работа выполняется в кратчайшие сроки, а результат выполнения высокий.

Тип металлического листа может быть любой. Единственное ограничение — слишком большая толщина материала.

Лазерным излучением можно не только разрезать лист, но и сделать гравировку.

Суть работы лазером

Лазерный луч аппарата фиксируется в заданных точках, в результате чего в этих точках повышается температура.

Весь процесс контролирует специальная программа, поэтому все действия лазера будут выверены очень точно.

Теплофизические свойства материалов не оказывают влияния на раскрой.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Технология гидроабразивной резки металла

Лазерный луч способен концентрировать большое количество энергии, которая способствует резке сплава.

Лазерный инструмент работает вместе с выделением газа на разрезаемый участок.

Лазерный луч нагревает определенные точки на листе, материал плавится, но по линии, где проходит разрез, сразу же испаряется.

На края заготовки подается специальный пар, который убирает продукты, образованные в результате воздействия лазером.

Лазерный принцип раскроя металла имеет массу преимуществ:

• такой метод обработке имеет доступную стоимость;
• лазер способен обработать металлы, которые имеют высокую твердость;
• благодаря высокой мощности и плотности лазерного луча, производительность работы аппарата очень высокая, при этом качество не теряется;
• скорость проведения операций достаточно высокая;
• при проведении разреза, инструмент не касается металла, поэтому таким способом можно разрезать хрупкий металл, который не поддается какой-либо другой обработке;
• заготовка может иметь разнообразные линии, программа способна справиться с фигурами любой сложности;
• заготовки на листе укладываются очень плотно друг к другу, благодаря чему себестоимость вырезанных деталей снижается;
• после того как детали разрезаны лазерным лучом, их не нужно дополнительно обрабатывать;
• лазерный инструмент легко управляем, поэтому раскрой может производиться по сложным контурам.

Рекомендации по работе с лазером

Раскрой металлов с помощью лазера нужно проводить только на качественном материале. Если на листе есть ржавчина, то стоит отказаться от такого вида обработки.

Края заготовок будут неровными. Кроме этого, материал не должен быть со значительными повреждениями, вмятинами.

Если на листе металла необходимо поместить большое количество деталей, стоит соблюдать расстояние между ними.

В зависимости от того, сколько контуров имеет заготовка, зависит стоимость разреза. Чтобы произвести какой-либо из контуров, лазер должен сделать врезку в лист аккуратно около самой линии.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Технология и методы лазерной резки алюминия

Для этого программа затрачивает некоторое время, что влияет на стоимость работы.

Технология

Рабочий привод генерирует сфокусированный луч, которые проходит через систему линз, становится мощнее. Раскалённый пучок света попадает на поверхность детали, начинает расплавлять её. Передвигаясь по направляющим, рабочая головка делает рез заданного размера, формы.

Сфокусированный луч обладает некоторыми характеристиками:

1. Постоянством длины. Благодаря этому его легко сфокусировать на любой поверхности используя оптические линзы.
2. Низкий угол расходимости света луча. Это позволяет получить мощный направленный поток света на заданную точку.
3. Суммарная мощность излучения увеличивается благодаря когерентности.

При разрезании металла, материал может плавиться или испаряться. Это зависит от мощности оборудования.

Назначение и критерии выбора лазерной резки

Лазерную резку используют для обработки не только металлов, но и резины, линолеума, фанеры, полипропилена, искусственного камня и даже стекла. Она востребована при изготовлении деталей для различных приборов, электротехнических устройств, сельскохозяйственных машин, судов и автомобилей. Такой способ раскроя материала используют для получения жетонов, трафаретов, указателей, табличек, декоративных элементов интерьера и многого другого.

Основной критерий выбора вида лазерной резки – тип обрабатываемого материала. Так, углекислотные лазеры подходят для резки, гравировки, сварки разных материалов – металла, резины, пластика, стекла.

Твердотельные волоконные установки оптимальны при раскрое латунных, медных, серебряных или алюминиевых листов, но не подходят для неметаллов.

Это интересно: Листогибочный станок — разновидности, процесс изготовления, плюсы

Оборудование

Установки лазерной резки (см. фото) с твердотельным элементом состоят из лампы накачки и рабочего тела. Первая необходима для того, чтобы аккумулировать световой поток и передать на искусственный рубин излучение требуемых параметров.

Газовые установки – это более сложная конструкция, в которой газы проходят через электрическое поле. Здесь они заражаются и начинают излучать свет монохроматического типа (постоянная длина и частота световой волны). Прокачка газов может производиться в установках продольно или поперечно. Большое распространение сегодня получили щелевидные модели, которые обладают большой мощностью. При этом они очень компактны и просты в эксплуатации.

Газодинамические установки – самые дорогие. В них и процесс образования лазера сложен. Сначала газы нагреваются до температуры 2000-3000С. После чего их прогоняют с огромной скоростью через сопло, где газовый поток сужается и уплотняется. Далее, его остужают. Такой лазер обладает большой мощностью.

Если посмотреть видео, как работает каждая из вышеописанных установок, то сказать, к какому виду она относится, практически невозможно. Необходимо знать чисто конструктивные особенности аппаратов. Но все виды лазерного оборудования обязательно в своем составе имеют одинаковые элементы. А именно:

• Система, с помощью которой получается лазерное излучение. В него входят зеркала, оптические элементы, сопло для сужения потока газов, механизм, подающий газы в установку.
• Излучатель, резонатор.
• Система контроля над процессом образования лазера и настройки параметров.
• Блок перемещения режущего инструмента и заготовки.

Как уже было сказано выше, оптимальные условия использования лазерного оборудование – это производство металлических изделий небольшими партиями. При этом специалисты говорят о том, что резать лазером лучше заготовки толщиною не больше 6 мм. Потому что срез получается высокого качества при большой скорости процесса. На кромках не образуется окалины, что позволяет передавать изделия на следующий этап изготовления без предварительной обработки.

Область реза (кромки) у заготовок толщиною до 4 мм получается ровной, прямолинейной и гладкой. У более толстых заготовок кромки могут иметь погрешность в размере. Необходимо отметить, что, делая отверстие в металлической детали, нужно понимать, что внешний диаметр будет немного меньше внутреннего.

Обязательно ознакомьтесь с видео, размещенном на этой странице сайта, где показан процесс лазерной резки.

Почему стоимость лазерных станков для резки постоянно снижается

В последнее время потребители могут наблюдать тенденцию снижения стоимости высокотехнологического оборудования при повышении его функциональности.

Такой процесс связан с развитием новых технологий и их внедрением в изготовление оборудования в целом, и лазерных станков в частности.

Инновации помогают снизить затраты на сборку машин, при этом повысить их производительность, мощность и срок эксплуатации.

Такие изменения только на пользу бизнесменам, которые оборудуют собственные предприятия по обработке металла, потому данный сектор считается весьма перспективным в наше время.

Особенности обработки различных видов металла лазером

1. Лазерная обработка алюминия.

Алюминиевые заготовки обрабатываются по заданному автоматизированному шаблону. На начальном этапе в программу загружаются исходные данные – электронные чертежи будущей детали. К выполнению этого процесса не привлекаются узкие специалисты. С помощью компьютера рассчитывается наиболее рациональное расположение формы детали на металлическом листе. Процент излишков сведен к минимуму.

Резка стали и деревообработка являются наиболее востребованными технологиями в промышленном производстве.

В сфокусированную на заготовке точку вместе с лазерным лучом подается поток воздуха, который увеличивает энергию излучения, удаляет продукты плавления и шлаки.

Алюминий – мягкий материал, обладающий высокой теплопроводностью. Он быстро поглощает тепловую энергию лазера. Для многих небольших производственных цехов это свойство металла является проблемой, так как для работы с ним необходим мощный лазер.

Особенности обработки алюминия лазером:

• невысокая производственная скорость, так как высокоскоростные установки не обеспечивают необходимый контроль деформации заготовки;
• отсутствует прямой контакт с материалом в процессе всей операции, лазерный луч прожигает поверхность алюминиевого листа;
• продувная зона обеспечивает полную очистку контура;
• при правильно загруженном чертеже автоматизированная установка позволяет изготовить детали самой сложной формы;
• при работе с алюминием ошибки исключены, система ЧПУ полностью контролирует весь технологический процесс.

При обработке мягкого металла лазером к крепежным элементам предъявляются особые требования, это особенно актуально для устаревших лазерных установок. Для лазерной резки не требуется закрепление заготовок – деталь кладется на координатный стол, а лазерная установка автоматически выполняет все операции в соответствии с введенными данными, загруженными электронным чертежом.

2. Обработка нержавеющей стали.

Нержавеющая сталь обладает высокой сопротивляемостью к любому виду физического и энергетического воздействия. Поэтому обработка этого сплава является непростым энергозатратным процессом.

Особенности обработки нержавеющей стали лазером:

• Раскрой материала осуществляется бесконтактным способом, в результате этого полностью исключается даже самая незначительная деформация деталей.
• Даже при высокой сопротивляемости материала отсутствует фактор погрешности.
• При лазерной резке листовой стали не образуются дефекты, такие как: заусеницы, отслоение краев, заусениц, деформация кромки края.
• Сокращение временных затрат, следовательно, и снижение стоимости выполнения работ.
• Показатель мощности лазерного оборудования не должен иметь каких-либо ограничений по толщине материала или заготовок. Раскрой любого стального листа осуществляется равномерно, в соответствии с электронным чертежом.

Основным преимуществом обработки нержавеющей стали лазером является высокое качество деталей и длительный период их эксплуатации.

Нержавеющая сталь устойчива к коррозии и процессам окисления. Лазер нисколько не снижает физические характеристики нержавеющих сплавов.

3. Обработка лазером меди и латуни.

Чтобы обеспечить правильный раскрой листов меди, необходимо выставить правильные параметры установки ЧПУ, именно от этого будет зависеть качество изготовленных деталей. Резка выполняется на низких скоростях и при максимальной мощности лазера. Несоблюдение технологических правил отразится на конечном результате – нарушится структурная целостность заготовки, произойдет деформация кромок.

Для лазерной резки латуни нет необходимости в особой настройке программы, достаточно выставить стандартные параметры ЧПУ. Лазерная технология гарантирует изготовление деталей высокого качества. В процессе обработки металла лазером не нарушаются физические свойства материала, исключается деформация изделий и образование дефектов. Подобную резку можно по праву назвать современной технологией ювелирной металлообработки.

Как изготовить более мощный аппарат

Домашних мастеров часто интересуют и более мощные лазерные станки, которые можно изготовить своими руками. Сделать лазер для резки фанеры своими руками и даже лазерный резак по металлу вполне возможно, но для этого необходимо обзавестись соответствующими комплектующими. При этом лучше сразу изготовить свой лазерный станок, который будет отличаться достойной функциональностью и работать в автоматическом режиме, управляясь внешним компьютером.

В зависимости от того, интересует вас лазерная резка металла своими руками или вам необходим аппарат для работ по дереву и другим материалам, следует правильно подбирать основной элемент такого оборудования – лазерный излучатель, мощность которого может быть различной. Естественно, лазерная резка фанеры своими руками выполняется устройством меньшей мощности, а лазер для резки металла должен оснащаться излучателем, мощность которого составляет не менее 60 Вт.

Для серьезного станка лучше потратиться приобрести лазерный диод нужной мощности

Чтобы изготовить полноценный лазерный станок, в том числе и для резки металла своими руками, потребуются следующие расходные материалы и комплектующие:

1. контроллер, который будет отвечать за связь между внешним компьютером и электронными компонентами самого устройства, тем самым обеспечивая управление его работой;
2. электронная плата, оснащенная информационным дисплеем;
3. лазер (его мощность выбирается в зависимости от материалов, для обработки которых будет использоваться изготавливаемый резак);
4. шаговые двигатели, которые будут отвечать за перемещение рабочего стола устройства в двух направлениях (в качестве таких двигателей можно применять шаговые электромоторы от неиспользуемых принтеров или DVD-плееров);
5. охлаждающее устройство для излучателя;
6. регулятор DC-DC, который будет контролировать величину напряжения, подаваемого на электронную плату излучателя;
7. транзисторы и электронные платы для управления шаговыми электродвигателями резака;
8. концевые выключатели;
9. шкивы для установки зубчатых ремней и сами ремни;
10. корпус, размер которого позволяет разместить в нем все элементы собираемой конструкции;
11. шарикоподшипники различного диаметра;
12. болты, гайки, винты, стяжки и хомуты;
13. деревянные доски, из которых будет изготовлена рабочая рама резака;
14. металлические стержни диаметром 10 мм, которые будут использоваться в качестве направляющих элементов;
15. компьютер и USB-кабель, при помощи которого он будет соединяться с контроллером резака;
16. набор слесарных инструментов.

Компоненты электронной начинки можно подобрать по отдельности или приобрести набор из комплектующих для станка ЧПУ

Наличие компьютера и контроллера в конструкции такого устройства позволяет использовать его не только в качестве лазерного резака, но и как гравировальный аппарат. С помощью данного оборудования, работа которого управляется специальной компьютерной программой, можно с высокой точностью и детализацией наносить сложнейшие узоры и надписи на поверхность обрабатываемого изделия. Соответствующую программу можно найти в свободном доступе в интернете.

По своей конструкции лазерный станок, который можно изготовить своими руками, представляет собой устройство челночного типа. Его подвижные и направляющие элементы отвечают за перемещение рабочей головки по осям X и Y. За ось Z принимается глубина, на которую выполняется резка обрабатываемого материала. За перемещение рабочей головки лазерного резака представленной конструкции, как уже говорилось выше, отвечают шаговые электродвигатели, которые фиксируются на неподвижных частях рамы устройства и соединяются с подвижными элементами при помощи зубчатых ремней.

Подвижная каретка самодельного резка

Очень важным этапом изготовления лазерного станка своими руками является его настройка после окончательной сборки. Настройке и регулировке подвергаются как элементы кинематической схемы резака, так и его лазерная головка. Если с первыми проблем обычно не возникает, то юстировка лазерной головки представляет собой достаточно сложный процесс, правила выполнения которого следует хорошо изучить.

Многие мастера изготавливают из неиспользуемого оборудования что-то новое, в том числе самодельные лазерные станки для резки металла. Хотя большой мощности достичь невозможно, для бытового использования функционала достаточно. Повысить его позволяется использование некоторых подручных средств.

Преимущества лазерной методики

Эта методика выполняется посредством сквозного прожига листов металла с применением лазерных лучей. По сравнению с другими способами раскроя металлических изделий она обладает рядом таких преимуществ, некоторые из которых уже упоминались выше:

• благодаря отсутствию механического контакта таким методом можно обрабатывать даже хрупкие виды металла, а также те, что легко деформируются.
• можно обрабатывать изделия на основе твердых металлических сплавов.
• есть возможность высокоскоростной обработки тонколистной стали.
• когда речь идет о производстве ограниченных партий металлической продукции, то лазерный раскрой в этом случае — более предпочтительный вариант, чем изготавливать дорогие формы для литья или пресс-формы.
• чтобы обеспечить автоматизацию процесса, воспользуйтесь доступной чертежной программой для создания файла с рисунком. Затем файл перенесите на компьютер установки, способной выдержать погрешности даже при маленьких размерах.
• методика универсальна. С помощью лазера можно обрабатывать изделия из стали и других металлов разной степени сложности. Максимально допустимая погрешность составлять при этом будет не более 0,5 мм.
• термическая нагрузка на металл минимальная, что позволяет работать с материалами любого вида начиная от нержавейки и заканчивая цветными металлами.
• такой способ раскроя материалов исключает необходимость их дополнительной обработки, благодаря чему вы сэкономите и свое время и деньги.
• технология отличается высокой производительностью за счет высокой скорости обработки, а также грамотного расхода материала. Отходов получите минимум благодаря точной выкладке элементов на листовой заготовке.
• высокая точность работы — оборудование для лазерной резки оснащено рабочими головками с диаметром около одного миллиметра, что обеспечивает высокую точность размеров. Резка возможна даже тогда, когда речь идет даже о самых маленьких деталях.
• лазерная резка может быть выполнена в максимально сжатые сроки, высокое качество работы остается при этом неизменным. Мощность лазера настраивается каждый раз по-разному и учитывает особенности работы и тип материала.

Конструкция станков

Лазерные станки в основном состоят из следующих частей и механизмов:

• станины;
• рабочего раскроенного стола;
• оптической головки;
• приводов управления головкой и механизмами;
• лазера;
• блока управления;
• системы дымоудаления;
• охлаждения;
• подачи газа.

Производимое лазерное оборудование оснащается энергетической установкой мощностью 700-20000 Вт и рассчитано обработку заготовок весом до 1 т с точностью позиционирования ±0.1 мм. Для облегчения загрузки листового металла станок оснащается выдвижной палеттой. При комплектовании челночным столом предусмотрена установка двух паллет.

Конструктивно станок имеет станину укомплектованную агрегатами и механизмами, с помощью которых выполняется резка металла. Для позиционирования рабочих механизмов используются приводы и безлюфтовые редукторы, которые в основном работают в автономном режиме, согласно программе с заданными координатами.

Для смазки рабочих механизмов станка используется автономная смазочная система, включаемая через определенные промежутки времени в ходе рабочего процесса.

Поддержание чистоты воздуха производится системой дымоудаления действующей в автономном режиме с помощью сигнальных датчиков.

На станке также устанавливается система подачи в рабочую зону технологического газа, система охлаждения.

Пульт управления рабочими процессами оснащен монитором, куда выводится вся информация состояния рабочих механизмов и процесса резки металла. https://www.youtube.com/embed/im4K1lVuWs0

Новый лазер – преимущества внедрения технологии

Создание некоторых важных элементов производственных машин и любого профессионального оборудования требует максимальной точности обработки металлических заготовок.

Достигнуть требуемого высокого результата позволяет лазерная резка металла, обладающая весомыми преимуществами в сравнении с известными альтернативными методами обработки:

• автоматизированный программный контроль качества и заложенный алгоритм работы позволяют увеличить точность резки, это является предпосылкой создания сложных элементов;
• скорость процесса существенно превосходит остальные способы;
• лазерное воздействие ограничивает чрезмерный перегрев заготовки, мягко разрезает материал;
• производительность любой лазерной установки обеспечивает заблаговременное выполнение крупных срочных заказов;
• температурному нагреву подвержена исключительно область разреза;
• допускается выполнение контурной резки любой сложности;
• объемы излишков регламентирует компьютер. Программа рассчитывает наиболее рациональное расположение всех необходимых форм;
• отверстия характеризуются минимальным диаметром, равным 0,5 мм.

Лазерную обработку металлов приравнивают к передовым производственным технологиям, что заставляет многих заказчиков уходить от старых производителей деталей к современным методикам.

Если компания внедряет этот метод обработки, то существенно возрастает качество выпускаемой продукции, появляется возможность выполнения индивидуальных заказов.

Поговорим предметно?

Но это всё, в сущности, общие слова. «Дороже», «дешевле». Для разных заказов в разных сферах эти слова значат очень разные вещи. В общих принципах мы разобрались — давайте теперь поговорим конкретно. Вас, вероятно, интересует резка какого‑то заказа. Раз вы изучаете информацию о лазерной резке.

Так давайте мы рассчитаем для вас его стоимость и сроки. Чтобы вы могли сравнивать с другими или прикидывать свои планы. С конкретными цифрами это будет серьезное планирование. А расчет вас ни к чему не обязывает. Отправьте нам свой контактный телефон, чтобы наш специалист перезвонил, выслушал и рассчитал всё необходимое.

Суть и технология лазерной резки

Луч лазера фокусируют на небольшом участке изделия и формируют на поверхности высокой плотности энергию, достаточной для обработки металла. Например, для быстрого плавления металла необходима плотность в 108 Ватт на 1 см. кв., и при данном показателе можно добиться таких свойств лазерной установки:

1. Монохроматичность. В этом случае луч лазера обладает частотой постоянной и неизменной длиной волны, что позволяет добиться точности его фокусировки на определенном участке посредством простой системы линз.
2. Направленность. Луч лазера можно сконцентрировать на значительно малом участке поверхности. Направленность лазера будет в сотни и тысячи раз точнее луча света.
3. Когерентность – за счет существующего резонанса достигается высокий уровень мощности. Такие колебания дают волновые процессы, которые независимо от временных рамок будут протекать согласованно.

Независимо от площади и свойств обрабатываемой поверхности, свойства луча лазера и процесса обработки будут протекать одинаково. Достигается это за сет распространения тепла на поверхности обрабатываемого объекта. В области, на которую направлен луч лазера идет нагрев изделия до уровня необходимой температуры плавления – за определенный промежуток времени металл еще больше нагревается и сам процесс плавления идет в его глубь. При необходимости можно добиться уровня кипения металла и фиксация его испарения.

Все это дает возможность проводить резку металла по 2 специальным схемам:

1. Процесса испарения.
2. Процесса плавления.

Согласно методу испарения – его применяют при повышенных расхода электроэнергии. Но это не всегда экономически выгодно с позиции экономии, да и метода подходит лишь для обработки тонкого листа стали.

Потому чаще всего обработку проводят методом плавления и для снижения затрат энергии увеличивается сама скорость процесса резки металла, можно обрабатывать более толстый слой металла. Часто специалисты вдувают в сам процесс лазерной резки дополнительный состав газа – инертный или азотный, кислородный.

В частности, сам вспомогательный состав газа может выполнять следующие функции и задачи:

1. Ускоряет процесс окисления стали и снижает ее отражающие свойства.
2. Дает дополнительный процесс тепла за счет того, что струя лазера горит активней благодаря дополнительной поставке газа.
3. Уносит благодаря более мощной струе из зоны сгорания продукты переработки и плавления, мелкие частики.