Технология лазерной резки металла

Содержание:

• Преимущества и недостатки лазерной резки
• Способы резки лазером
• Виды установок лазерной резки
• Твердотельные лазеры
• Газовые лазеры
• Газодинамические лазеры

Лазерная резка — это технология использования луча лазера для разрезания и обработки материалов. Принцип её работы основан на использовании концентрированного лазерного луча, который нагревает заготовку до такой температуры, что происходит её плавление или испарение. Затем материал разрезается с помощью давления газа или механического движения.

Преимущества и недостатки лазерной резки

Резка лазером — передовой метод обработки, обладающий множеством преимуществ, если сравнивать его с остальными способами. К ним относятся следующие:

1. Обеспечивает высокую точность и повторяемость реза. Она позволяет создавать сложные геометрические формы и мелкие детали с высокой степенью точности.
2. Сконцентрированный луч лазера имеет небольшое термическое воздействие вне области реза, поэтому риск деформации из-за термовлияния минимизируется. Это особенно важно при работе с тонкими и чувствительными материалами.
3. Лазерная резка может быть интегрирована в автоматизированные системы и программно управляться. Обработка на ЧПУ-станках обеспечивает высокую производительность, повышает эффективность процесса и сокращает время настройки для различных задач резки.
4. Лазерная резка может обрабатывать широкий спектр материалов, включая металлы, пластик, дерево, керамику, стекло и другие. Это делает её универсальным инструментом для различных отраслей и задач.
5. Ширина реза очень узкая, что позволяет сократить потери материала до минимума. Это немаловажно при работе с дорогостоящими или редкими материалами.

Однако важно учитывать, что лазерная резка наиболее эффективна при обработке тонких и средней толщины материалов. При работе с очень толстыми материалами процесс медленный и менее эффективный.

Кроме того, размеры обрабатываемой площади ограничены размерами лазерной головки и рабочей поверхности станка. Это может быть препятствием при работе с крупными листами или деталями.

Несмотря на некоторые ограничения, лазерная резка является эффективным и гибким методом обработки материалов, который широко применяется в различных отраслях, таких как производство, машиностроение, электроника, медицина и других.

Способы резки лазером

Способы резки лазером включают следующие методы:

1. Плавление. Материал нагревается до точки плавления с помощью лазерного излучения. Плавящийся материал удаляется с помощью потока инертного газа. Этот метод широко применяется для резки металлов.
2. Горение. В области реза происходит нагрев материала до температуры воспламенения, затем протекает химическая реакция с кислородом воздуха и открытым горением. Газовый поток используется для удаления остаточного материала. Этот метод обычно применяется для резки органических материалов, таких как дерево, пластик и ткань.
3. Испарение. Материал нагревается до высокой температуры, превышающей его точку кипения. Под воздействием луча лазера материал быстро испаряется. Этот метод подходит для резки тонких материалов: фольги, кожи или некоторых пластиков.

Каждый из этих способов имеет свои преимущества и ограничения, подбирается в зависимости от материала, требований к точности и скорости резки, а также типа используемого лазерного оборудования.

Виды установок лазерной резки

Существуют различные типы установок на которых производится лазерная резка металла. Они отличаются типом лазера и применяемой технологией.

Твердотельные лазеры

Это оборудование, использующее твёрдые активные среды в качестве источника излучения. Оно получило своё название из-за использования кристаллических или стеклянных материалов в качестве активных сред. Наиболее распространёнными материалами являются иттриево-алюминиевый гранат, но также могут использоваться другие материалы, такие как иттрий-литиевый фторид.

Основные характеристики твердотельных лазеров:

1. Высокая энергетическая плотность лазерного луча.
2. Могут генерировать как непрерывное, так и импульсное излучение, что полезно при обработке материалов с высокой точностью и минимальным тепловым воздействием.
3. Могут быть использованы для резки металлов, сварки, маркировки, сверления.
4. Обладают достаточной мощностью и точностью для обработки различных материалов, включая металлы, керамику, стекло, пластик и многие другие.
5. Отличаются высокой стабильностью выходной мощности и долгим сроком службы. Они требуют меньшего обслуживания и ремонта по сравнению с другими типами лазеров.

Твердотельные лазеры широко применяются в различных отраслях, включая промышленность, науку, медицину. Они обладают высокой эффективностью, точностью и надёжностью, что делает их популярным выбором.

Газовые лазеры

Газовые лазеры — одни из распространённых типов лазерных установок. Они используют газ в качестве активной среды для генерации лазерного излучения. Наиболее распространённым и широко применяемым типом является лазер, который использует активную среду в виде смеси углекислого газа (CO2), азота (N2) и гелия (He).

Газовые лазеры имеют длину волны около 10 микрон, что позволяет им эффективно взаимодействовать с неметаллическими материалами. Они могут генерировать высокие мощности лазерного излучения, что позволяет эффективно резать и сваривать материалы. Кроме того, газовые лазеры широко доступны и используются в различных отраслях. Они представляют собой относительно стабильные и надёжные лазерные системы, которые могут быть легко интегрированы в производственные процессы.

Газодинамические лазеры

Газодинамические лазеры — это особый тип лазерных установок, которые используют газовые потоки в качестве рабочей среды. Они обеспечивают высокую мощность и интенсивность излучения, что делает их подходящими для интенсивной резки металлов. Такие лазеры работают на основе различных физических процессов, связанных с динамикой газового потока:

• Используют струю газа, представляющую собой плотный поток, проходящий через диффузор или сопло;
• Используют газовый поток, который подвергается электрическому разряду или фотоионизации, что приводит к образованию ионизированного канала в нём.

Газодинамические лазеры могут создавать очень высокую энергию и мощность лазерного излучения. Они достигают больших пиковых мощностей и применяются для генерации высокомощных импульсов. Именно за счёт этого они оптимально подходят для решения задач, которые требуют высокой энергии и интенсивности излучения: например, резки толстых и тугоплавких металлов.