Лазерная резка металла – оборудование, видео, фото

15 Июль 2019 Принцип лазерной резки: технологии и используемое оборудование

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Каковы принципы лазерной резки
• Какие лазеры работают по принципу лазерной резки
• На что обратить внимание при выборе оборудования для лазерной резки

Основное назначение лазерной резки – раскрой листовых материалов, преимущественно металлов. Ее главное достоинство заключается в возможности изготовления деталей, имеющих сложные контуры. В этой статье мы расскажем о том, каков основной принцип лазерной резки.

Основной принцип лазерной резки

Лазерный луч (так называемый лазер) – это когерентное монохроматическое вынужденное излучение узкой направленности, инициатором которого в активной среде выступает внешний энергетический фактор (электрический, оптический, химический и т. д.). В основе этого физического явления лежит способность веществ излучать волны определенной длины.

Фотонное излучение происходит в момент столкновения атома с другим когерентным (идентичным) фотоном, который не поглощается в процессе. Фотоны, которые при этом становятся «лишними», и образуют лазерный луч.

Принцип лазерной резки заключается в том, что излучение оказывает тепловое воздействие на обрабатываемые материалы. В процессе обработки происходит нагревание металла до температуры плавления, а затем до температуры кипения, достигнув которой материал начинает испаряться. В связи с высокой энергозатратностью, такая обработка подходит для металлов небольшой толщины.

Работа с относительно толстыми листами выполняется при температуре плавления. Для облегчения процесса применяют подаваемый в зону обработки газ. Чаще всего пользуются азотом, гелием, аргоном, кислородом или воздухом.

Задача газа заключается в удалении из области резки расплавленного материала и продуктов сгорания, поддержании горения металла и охлаждении прилегающих зон.

Самым эффективным газом, используемым в процессе обработки, является кислород, позволяющий повысить скорость и глубину реза.

Благодаря высокой концентрации энергии лазерный луч проникает в материал обрабатываемой детали. За счет его воздействия в зоне резки происходит расплавление, испарение, воспламенение или другие процессы, меняющие структуру металла и вызывающие его исчезновение.

Лазерная резка схожа с обычной механической, но вместо режущего инструмента используется луч лазера, а также нет отходов, которые при механической обработке представляют собой металлическую стружку, а при работе с лазером они просто испаряются.

К тому же принцип лазерной резки позволяет использовать ее в работе практически с любыми материалами, независимо от конструкционных особенностей, формы и размера (включая бумагу, резину, полиэтилен и др., которые в силу мягкости или малой толщины не могут быть обработаны фрезой).

Прежде чем перейти к описанию принципа лазерной резки, поговорим об установках для работы с лазером, состоящих из трех основных частей:

• Рабочей (активной) среды, создающей лазерное излучение.
• Источника энергии (системы накачки), благодаря которому возникает электромагнитное излучение.
• Оптического резонатора, представляющего собой систему зеркал, которые усиливают излучение.

Возникновение лазерного луча можно описать следующим образом – за счет источника энергии активная среда (к примеру, рубиновый кристалл) из внешней среды получает фотоны, имеющие определенной энергию. Проникая в активную среду, фотоны вырывают из ее атомов аналогичные частицы, однако сами в процессе не поглощаются.

Активная среда дополнительно насыщается за счет действия оптического резонатора (например, двух параллельно расположенных зеркал), благодаря чему имеющие одинаковую энергию фотоны многократно сталкиваются с атомами, тем самым порождая новые фотоны. Одно из зеркал оптического резонатора делают полупрозрачным, позволяющим пропускать фотоны в направлении оптической оси (в виде узконаправленного луча).

Лазерная резка металлов обладает следующими преимуществами:

• Поскольку режущий элемент не вступает в механический контакт с разрезаемой поверхностью, возможно обрабатывать легкодеформируемые или хрупкие материалы.
• Принцип лазерной резки позволяет работать с металлами, имеющими различную толщину. У стальных заготовок она может варьироваться от 0,2 до 30 мм, у алюминиевых сплавов – от 0,2 до 20 мм, у медных и латунных деталей – от 0,2 до 15 мм.
• Лазерная резка отличается высокой скоростью.
• Этот способ позволяет работать с заготовками, имеющими любую конфигурацию.
• Благодаря лазерной резке детали имеют чистые кромки, а отходы практически отсутствуют.
• Резка отличается высокой точностью – до 0,1 мм.
• Плотная раскладка заготовок на листе обеспечивает более экономичный расход листового металла.

Этот способ обработки имеет и определенные недостатки, в первую очередь речь идет о высоком потреблении энергии, а также об использовании дорогостоящего оборудования.

Какие лазеры используют для резки

Линейка лазерных установок достаточно велика. В основе классификации обычно лежит вид активной среды (лазеры могут быть твердотельными, газовыми, полупроводниковыми), тип подачи энергии (импульсные установки или имеющие постоянную мощность), размеры оборудования, мощность излучения, назначение и т. п.

Выбирая подходящий вид лазерной резки следует исходить из типа материала, который необходимо обработать. При помощи углекислотных лазеров можно выполнять многочисленные операции (резку, гравировку, сварку) с различными материалами (металлами, резиной, пластиком, стеклом).

При необходимости раскроя листов латуни, меди, серебра, алюминия лучшим выбором станет твердотельная волоконная установка. С ее помощью обрабатывают только металлы.

В зависимости от типа рабочей среды существует следующая классификация лазеров:

Основной элемент твердотельных лазерных установок – осветительная камера, в которой расположены источник энергии и твердое рабочее тело. В качестве источника энергии выступает мощная газоразрядная лампа-вспышка. Рабочее тело представляет собой стержень, выполненный из неодимового стекла, рубина или алюмоиттриевого граната, легированный неодимом или иттербием.

С обоих торцов стержня размещены зеркала, одно из которых является отражающим, второе – полупрозрачным. Рабочее тело создает лазерный луч, который, многократно отражаясь и при этом усиливаясь, проходит сквозь полупрозрачное зеркало.

Волоконные установки также входят в число твердотельных. В качестве источника энергии в таком оборудовании выступает полупроводник, а для усиления излучения используется стекловолокно.

Чтобы понять принцип лазерной резки и работы установки в целом, обратимся к оборудованию, в котором рабочая среда представлена гранатовым стержнем, в качестве легирующего материала выступает неодим. Ионы неодима играют роль активных центров. За счет поглощения излучения газоразрядной лампы они возбуждаются, то есть получают излишнюю энергию.

При возвращении ионов в первоначальное состояние происходит отдача ими фотонной энергии, т. е. электромагнитного излучения (света). За счет фотонов в обычное состояние переходят и другие возбужденные ионы. Этот процесс носит лавинообразный характер.

Благодаря зеркалам лазерный луч движется в заданном направлении. Отражаясь, фотоны много раз возвращаются в рабочее тело и вызывают образование новых фотонов, усиливая тем самым излучение.

Отличительными чертами луча являются его узкая направленность и значительная концентрация энергии.

В качестве рабочего тела таких установок выступает углекислый газ в чистом виде либо в смеси с азотом и гелием. Посредством насоса газ поступает в газоразрядную трубку.

Для возбуждения используются электрические разряды. Усилению отражения также способствуют зеркала – отражающее и полупрозрачное.

Газодинамические лазеры относятся к самым мощным установкам. В качестве активной среды в них выступает углекислый газ, температура которого варьируется от 1 000 до 3 000 К (+726…+2726 °С).

Для возбуждения используют вспомогательный маломощный лазер. Проходя со сверхзвуковой скоростью сквозь сопло Лаваля (канал с сильным сужением посередине), газ подвергается резкому расширению и охлаждению.

Атомы газа, возвращаясь в первоначальное состояние, активируют излучение.

Какие параметры нужно учитывать при лазерной резке металлов

Лазерная резка подходит для работы не только с металлами, но и с резиной, линолеумом, фанерой, полипропиленом, искусственным камнем и стеклом.

Обработка лазером применяется в приборо-, судо- и автомобилестроении, для создания элементов электротехнических устройств, сельскохозяйственных машин.

Используя принцип лазерного раскроя, изготавливают жетоны, трафареты, указатели, декоративные элементы интерьера и пр.

Принцип лазерной резки зависит от многих параметров. Необходимо учитывать, с какой скоростью выполняется обработка, лазер какой мощности при этом используется, какова его плотность, фокусное расстояние, также учету подлежат диаметр луча и состав излучения, а также марка и вид обрабатываемого материала.

Например, скорость резки низкоуглеродистых сталей примерно на 30 % выше, чем при работе с нержавейкой. Снижению скорости практически в два раза способствует замена кислорода обычным воздухом.

Лазер мощностью 1 кВт разрезает алюминий со скоростью примерно 12 м/с, титан – 9 м/с (при использовании кислорода в качестве активной среды).

Разберем принцип лазерной резки на следующем примере. За основу берем мощность лазера 1 кВт, в качестве активной среды выступает кислород, подаваемый в рабочую область под давлением 0,5 МПа, диаметр луча равен 0,2 мм.

Толщина заготовки, мм	Оптимальная скорость резки, м/с	Ширина реза, мм	Шероховатость кромок, мкм	Неперпендикулярность, мм
1	10-11	0,1–0,15	10–15	0,04–0,06
3	6-7	0,3–0,35	30–35	0,08–0,12
5	3-4	0,4–0,45	40–50	0,1–0,15
10	0,8–1,15	0,6–0,65	70–80

Еще одним преимуществом лазерной резки является ее точность, измеряемая в процентном отношении. В основе требований к названному параметру лежит толщина обрабатываемой заготовки, а также цели ее дальнейшего использования. При работе с металлическим профилем, толщина которого достигает 10 мм, погрешность варьируется от 0,1 до 0,5 мм.

На скорость резки влияет также теплопроводность обрабатываемого металла. Чем более высоким будет этот показатель, тем больше энергии необходимо для обработки, поскольку тепло из рабочей зоны будет отводиться более интенсивно.

К примеру, лазер, мощность которого составляет 600 Вт, без труда справится с черными металлами или титаном. В то же время работа с медью и алюминием, отличающимися повышенной теплопроводностью, будет намного сложнее.

Что касается усредненных показателей, разработанных для разных металлов, они являются следующими:

Малоуглеродистая сталь	Инструментальная сталь	Нержавеющаясталь	Титан
Толщина, мм	1,0	1,2	2,2	3,0	1,0	1,3	2,5	3,2	0,6	1,0
Мощность лазера, Вт	100	400	850	400	100	400	400	400	250	600
Скорость резания, м/мин	1,6	4,6	1,8	1,7	0,94	4,6	1,27	1,15	0,2	1,5

Качество реза находится в прямой зависимости от принципа лазерной резки и выбранного режима работы. Характеристиками качества являются точность вырезанной заготовки, ширина реза, шероховатость и ровность поверхностей кромок, присутствие на них частиц оплавленного металла (грата), глубина реза. Однако основное значение имеют такие параметры, как скорость резки и толщина детали.

Преимущества и недостатки лазерной резки

• Лазерная резка обладает неоспоримыми преимуществами.
• Лазер позволяет работать с металлами различной толщины (медными – толщиной от 0,2 до 15 мм, алюминиевыми – от 0,2 до 20 мм, стальными – от 0,2 до 20 мм, из нержавейки – до 50 мм).
• Поскольку режущий инструмент не контактирует с заготовкой, то можно обрабатывать хрупкие и легко деформирующиеся детали.

Принцип лазерной резки позволяет создавать детали различной конфигурации (особенно при использовании установок с компьютерным обеспечением). Достаточно загрузить в программу чертеж детали, и оборудование выполнит резку самостоятельно, при этом точность будет весьма высокой.

Лазерная резка позволяет работать с высокой скоростью. При необходимости изготовления малой партии деталей она позволит обойтись без таких процессов, как штамповка и литье.

Процесс резки лазером является наиболее универсальным, позволяющим справляться со сложными задачами.

При этом лазерная резка обладает малым количеством недостатков, среди которых высокое потребление энергии. Именно поэтому такой способ обработки является самым дорогим.

Впрочем, если сравнить обработку лазером со штамповкой, для которой требуется дополнительно изготовить оснастку, то использование первого будет более экономичным.

Еще одним минусом является небольшая толщина разрезаемых деталей (максимум 20 мм).

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Экспресс расчет стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа, отправив нам необходимую информацию:

Источник: https://vt-metall.ru/articles/205-princip-lazernoj-rezki

Как сделать станок лазерной резки металла своими рукам – выбор мощности и стоимость материалов

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.

Умельцы изготавливают лазерные резаки своими руками из-за их высокой стоимости. В быту можно создать только твердотельный резак, обладающий мощностью, позволяющей врезаться в металл всего на 1-3 см. Этого достаточно для изготовления декоративных элементов. Лазер работает за счет кристаллов, используемых в светодиодном оборудовании, и специальных стекол.

Необходимые материалы

Главный элемент – лазер пишущего дисковода для компьютера, обладающего высокой скоростью записи (чем она выше, тем больше мощность). Кроме него требуется:

• фонарик на батарейках;
• лазерная указка;
• паяльник;
• слесарные инструменты.

Если нужен более мощный инструмент, потребуются дополнительные элементы для изготовления драйвера:

• резисторы 2-5 Ом;
• два конденсатора (емкость 100 пФ и 100 мФ);
• коллиматор (сборщик лучей света в пучок);
• светодиодный фонарик (корпус должен быть металлический);
• мультиметр.

• Если нет драйвера между батареями и лампочкой, она может сгореть.
• Еще большую мощность можно получить, если использовать приобретенный в магазине лазерный диод на 60 Вт.
• 
• Такой станок лазерной резки металла своими руками лучше всего установить на раму, для контроля использовать компьютер, оснащенный специальной программой. Поэтому кроме лазера потребуется:

• корпус, вмещающий все элементы;
• шаговые электромоторы (из DVD-плееров или принтеров);
• платы и транзисторы, управляющие электромоторами;
• регулятор, контролирующий напряжение на излучателе;
• зубчатые ремни и шкивы для них;
• листовая сталь для изготовления кронштейнов;
• шарикоподшипники, стяжки, гайки, болты, винты, хомуты;
• выключатели кольцевые;
• контроллер и USB-кабель, соединяющий его с компьютером, и плата с дисплеем;
• система охлаждения;
• доски и стержни из металла.

Из досок изготавливается рама, металлические стержни выполняют роль направляющих.

Важно! Существует возможность купить комплект для лазерных резаков для электронной начинки.

Процесс изготовления

Первый шаг – разборка дисковода, чтобы извлечь из него лампочку. Она установлена в каретке и укреплена. Крепления распаиваются паяльником. Во время работы не следует подвергать лампочку сильным механическим воздействиям, способным повредить ее.

Читайте так же:  Обратный удар при резке металла — способы предотвращения

Перед сборкой резака необходимо определиться, от чего он будет питаться, куда вмонтировать диод и как распределить токи.

Важно! Для диода требуется более мощный ток, чем для элементов указки.

Нужно осторожно разобрать указку и заменить диод лампочкой, извлеченной из дисковода. Для крепления лучше всего использовать клей. Важно, чтобы глазок лампочки расположился по центру отверстия.

Мощности указки для резака недостаточно, ее повышают при помощи батареек для фонарика. Для этого нижняя часть фонарика совмещается с частью указки, в которой размещена лампочка из дисковода. Из фонарика удаляется стекло, лампочка подключается, соблюдая полярность.

Внимание! Мощности достаточно для того, чтобы прожечь кожу на руках!

При повышении мощности драйвером нужно накрутить вокруг лампочки проволоку из алюминия, убирающую статичность, и вмонтировать ее в коллиматор.

Для изменения силы тока к диоду подключается мультиметр, позволяющий регулировать показатель в пределах 300 мА до 500 мА.

Корпусом устройства для ручной лазерной резки металла по-прежнему может служить металлический фонарик.

Для самого мощного варианта после монтажа корпуса из досок устанавливаются стержни. Предварительно их шлифуют и смазывают составом, содержащим литий.

Для монтажа пошаговых электромоторов требуются кронштейны из листовой стали, согнутой под прямым углом. Требуются 6 отверстий для крепления саморезами листа и двигателя.

Кронштейны нужно сделать и для крепления привода, созданного из двух шкивов. Только листы нужно согнуть в форме буквы П.

Так же необходимы отверстия для крепления профиля и выхода вала, на который потом насаживаются шкивы для ремней. Ремни с основанием соединяются при помощи саморезов.

Читайте так же:  Лазерная резка металла

Чтобы резак работал автоматически, нужна специальная программа, которую можно скачать и установить на компьютер бесплатно.

Важно! Если планируется выполнять гравировочные работы, то следует скачать библиотеку контуров. Для настройки программного обеспечения требуется время.

Конечная стоимость

Размер затрат зависит от того, какая мощность у готового изделия.

Цены на материалы

Материал и инструмент	Цена (рубли)
Самый дешевый вариант
Фонарик на батарейках	От 250
Лазерная указка	700-10000
Паяльник	230-500
Усиленный дешевый вариант
Резистор	От 100
Конденсатор	копейки
Коллиматор	200-600
Светодиодный фонарик	190-700
Мультиметр	56-120
Мощный на раме
Светодиод 60 Вт	От 3000
Транзисторы	От 290
Регулятор напряжения	140-500
Шкив	250-550
Зубчатый ремень	70-149
Контроллер	От 2000
USB-кабель	3,5-13

Самый простой резак можно сделать почти бесплатно, если дома есть фонарик, лазерная указка и паяльник. Чтобы усилить его, придется потратить 546-1520 рублей.

Лазерная установка для резки металла своими руками на раме самая дорогая.

Даже, если дома есть подручные материалы для изготовления корпуса и системы охлаждения, электромоторы, доски, куски стали, винты, гайки, выключатели, придется потратить около 5000 рублей.

Преимущества и недостатки домашнего метода резки

Резка металлов лазером обладает высокой точностью, не деформирует материал, позволяет получить качественную поверхность среза. Раскрой бесконтактный, без механического воздействия и пыли. Но этот метод не подходит для толстого металла, так как подкаливание может создать проблемы при последующей обработке.

Техника безопасности

Во время работы обязательно нужно надевать защитные очки и перчатки, стараться не смотреть прямо на луч. В помещении не должно быть веществ, которые легко воспламеняются.

Рядом должен быть огнетушитель (не порошковый). Так как для человека опасен не только луч, но и его отражение, нельзя работать с металлами, имеющими светоотражающую поверхность.

Регулярно нужно проверять на целостность проводку, по которой проходит ток.

https://www.youtube.com/watch?v=ZrWeAWfVtQA

Источник: http://solidiron.ru/obrabotka-metalla/rezka/stanok-lazernojj-rezki-metalla-svoimi-rukami-process-izgotovleniya.html

Возможна ли лазерная резка металла своими руками: этапы обработки и характеристики оборудования

Традиционно для резки металла в домашних условиях используют механические инструменты – пилы, диски. Они относительно доступны по стоимости и просты в эксплуатации. Но такой способ имеет ряд недостатков. Альтернатива ему – лазерная резка металла, которая возможна своими руками. С ее помощью можно делать прямые или фигурные заготовки с большой точностью.

Технология лазерной резки

Для анализа целесообразности применения лазера в качестве режущего инструмента необходимо разобраться в сути процессов, происходящих в структуре металла во время его обработки. В отличие от механического воздействия, локальный термический нагрев сопровождается другими типами изменения материала.

Этапы лазерной обработки:

1. Воздействие когерентного излучения на определенный участок заготовки.
2. Нагрев поверхности до температуры плавления.
3. Формирование первичного реза.
4. Испарение металла на заданную глубину.

В процессе этого на границе воздействия происходит изменение структуры материала. По краям формируются небольшие зоны наплыва расправленного металла, в этой области он становится более хрупким. Но так как зона этих изменений измеряется в микронах – ими, в большинстве случаев, пренебрегают.

Преимущества и недостатки резки металла лазером

Главной проблемой использования лазерных станков по резке металла в бытовых условиях является их высокая стоимость. Для обеспечения работы они комплектуются устройствами высокой мощности (СО2), обязательно наличие системы удаления паров металла и водяного охлаждения рабочего тела лазера.

• 
• Преимущества лазерной обработки металлов:

• высокая точность реза и его минимальная ширина;
• оперативность раскроя листового материала;
• нет эффекта деформации краев, свойственных для механической обработки;
• возможность создавать различные формы;
• работа в автоматическом или полуавтоматическом режиме.

Определяющим критерием выбора оборудования считается его стоимость и функциональность. Лазерные станки трудоемки в обслуживании, характеризуются высокой стоимостью. Цена модели со средними показателями производительности составляет около 200 тыс. рублей.

Характеристики станков

Оборудование для лазерной резки делается рамочного типа. Это означает, что максимально допустимый размер заготовки ограничен габаритами рабочего стола. Изменение положения режущей головки относительно листа металла происходит во время движения каретки. Заранее составляется программа по обработке.

1. 
2. Эти компоненты определяют основные характеристики станка:

• размер рабочего стола;
• максимальная глубина реза;
• скорость обработки – мм/с;
• точность позиционирования;
• степень автоматизации работы.

В последнем случае используется ЧПУ с возможностью внесения алгоритмов движения луча по заготовке. Они составляются с помощью специального программного обеспечения. Нужно учитывать, что номинальная мощность лазера не изменяется. Контролировать глубину реза можно только временем воздействия луча на определенный участок листа.

Можно ли сделать станок для резки металла лазером

Фактически оборудование для лазерной резки металла применяется только в комплектации больших производственных линий. В кустарном производстве большую популярность приобрели станки для гравировки. Они отличаются от вышеописанных меньшей мощностью, небольшими габаритами и относительно доступной ценой.

• 
• Сложность самостоятельного изготовления режущего оборудования подобного типа обусловлена следующими факторами:

• высокая стоимость лазерной установки;
• сложность сборки и настройки станка;
• дорогостоящее обслуживание.

В отличие от лазерного режущего оборудования гравировальный станок можно сделать своими руками. Для этого достаточно приобрести станину с подвижной кареткой, шаговые двигатели, ЧПУ и лазер. Не стоит доверяться рекомендациям некоторых источников и пытаться применить светодиодный элемент, аналогичный используемому в CD-приводах. Он не обладает необходимым показателем мощности.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что актуальная технология лазерной резки металла не позволяет применять ее в бытовом или полупрофессиональном уровне. Лучше всего остановиться на классических методах резки металла – плазменном, газовом, или пиле и диске.

1. Однако некоторые умельцы собирают установки для лазерной резки металла — смотрите видео:

Источник: https://ismith.ru/welding-equip/lazernaya-rezka-metalla-svoimi-rukami/

Лазерная резка: принципы работы, виды и особенности

Лазерную резку используют для раскроя листовых материалов, чаще всего – металлов. Одно из ее главных отличий – возможность изготовления деталей со сложным контуром.

Принципы работы лазерной резки

Использование этого метода основано на тепловом воздействии лазерного излучения на материалы. При этом разрезаемый металл нагревается сначала до температуры плавления, а потом до температуры кипения, при которой он начинает испаряться. Лазерная резка испарением требует высоких энергозатрат, поэтому ее используют для работы с тонкими металлами.

Относительно толстые листы разрезают при температуре плавления. Чтобы облегчить этот процесс, в зону резки подается газ: азот, гелий, аргон, кислород или воздух. Его задача – удалять из зоны резки расплавленный металл и продукты его сгорания, поддерживать горение металла и охлаждать прилегающие зоны. Наиболее эффективен для этого кислород. Он заметно увеличивает скорость и глубину резки.

Подробнее о процессе лазерной резки можно узнать из видео ниже:

Параметры резки разных металлов

Скорость резки зависит не только от мощности лазера и толщины металла, но и от его теплопроводности. Чем она выше, тем интенсивнее отводится тепло из зоны резки и тем более энергозатратным будет весь процесс.

Так, если лазером мощностью 600 Вт можно легко разреза́ть черные металлы или титан, то алюминий или медь, обладающие высокой теплопроводностью, обрабатывать значительно сложнее.

Средние параметры для работы с разными металлами выглядят следующим образом:

Малоуглеродистая сталь	Инструментальная сталь	Нержавеющая сталь	Титан
Толщина, мм	1,0	1,2	2,2	3,0	1,0	1,3	2,5	3,2	0,6	1,0
Мощность лазера, Вт	100	400	850	400	100	400	400	400	250	600
Скорость резания, м/мин	1,6	4,6	1,8	1,7	0,94	4,6	1,27	1,15	0,2	1,5

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

Для понимания механизма работы лазера можно рассмотреть установку с рабочим телом в виде стержня из граната, легированным неодимом. Ионы последнего и служат активными центрами. Поглощая излучение газоразрядной лампы, ионы переходят в возбужденное состояние, то есть у них появляется излишек энергии.

Ионы возвращаются в исходное состояние и отдают энергию в виде фотона – электромагнитного излучения или по-другому света. Фотон вызывает переход в обычное состояние других возбужденных ионов. В итоге процесс нарастает лавинообразно.

Зеркала способствуют движению луча в определенном направлении. Многократно возвращая фотоны в рабочее тело при отражении, они способствуют образованию новых фотонов и усилению излучения.

Его основные характеристики – малая расходимость луча и высокая концентрация энергии.

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

Преимущества и недостатки лазерной резки

Можно выделить следующие преимущества лазерной резки металлов:

• Нет механического контакта с поверхностью разрезаемого металла. Это делает возможным работу с легкодеформируемыми или хрупкими материалами.
• Можно разрезать металлы разной толщины. Сталь в пределах 0,2–30 мм, алюминиевые сплавы – 0,2–20 мм, медь и латунь – 0,2–15 мм.
• Высокая скорость резки.
• Возможность изготовления изделий с любой конфигурацией.
• Чистые кромки разрезаемого металла и низкое количество отходов.
• Высокая точность работы – до 0,1 мм.
• Экономный расход листового металла за счет более плотной раскладки деталей на листе.

Недостатками лазерной резки считаются высокое энергопотребление, дорогое оборудование.

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.

Источник: https://zmkmsk.ru/blog/lazernaja-rezka-kak-ona-rabotaet/

Станки для лазерной резки металла: разновидности, отличия и цена оборудования

Сегодня станки для лазерной резки, цена на которые довольно высокая, применяются на крупных производственных заводах, занимающиеся точной обработкой поверхностей металлов самого различного вида. Приобрести этот станок для бытового пользования домашний мастер, вероятней всего, не сможет, более того, аппарат не предназначен для самостоятельной работы в индивидуальном порядке.

Устройство для лазерной резки металла довольно легко настраивается оператором и в дальнейшем весь процесс работы происходит полностью в автоматическом режиме. Станки, которые используются для резки поверхностей металлов любой сложности, могут еще при этом выполнять вырезку и фрезеровку впадин по заданным параметрам.

Приобрести эти станки можно лишь в специализированных магазинах, при этом цена на них довольно высокая, но полностью решает любую сложность поставленной задачи.

Так же, как и лазерные станки, с рядом поставленных задач отлично справляется станок гидроабразивной резки. Подробнее о гидрорезах мы уже писали в статье на нашем сайте. Приобретение станков возможно у наших партнеров R-Garnet.

Сущность работы

В станках, которые используются для лазерной резки металлов, главным инструментом резки является луч лазера, его довольно просто сфокусировать самостоятельно на почти любой поверхности.

Разрушение металла под действием луча лазера происходит за счет высокой плотности энергии, которая поступает от него непосредственно на поверхность.

Этого возможно добиться благодаря некоторым уникальным особенностям лазерного луча:

• Во-первых, луч имеет монохроматичность, а это обозначает, что показатели длины и частоты волны все время имеют постоянные данные.
• Во-вторых, лазерный луч можно сконцентрировать даже на маленьком участке обрабатываемого металла.
• В-третьих, луч лазера имеет когерентность, а это обозначает, что его показатели мощности повышаются в десятки раз за счет резонанса, который вызывается некоторыми видами колебаний.

В рабочем участке луча этого типа происходит прогрев поверхности до такой температуры, при которой металл может расплавиться.

На протяжении короткого времени плавление металла увеличивается и происходит перемещение фазы непосредственно плавления в металлический слой.

Резка металла на лазерных станках может происходить по двум отдельным схемам, а именно:

• С помощью плавления;
• С помощью испарения.

Процедура испарения подразумевает довольно высокие затраты электроэнергии, а это непосредственно влияет на повышение затрат и зачастую целесообразно. Также с помощью испарения отрезать толстый лист металла довольно сложно, а потому этот способ, как правило, используется для резки тонкой стали.

Наиболее распространен способ резки поверхностей металла с помощью плавления. В данном случае, чтобы уменьшить затраты на эксплуатацию оборудования, повысить его эффективность и работать с толстым материалом, в процесс работы дополнительно добавляют специальный состав газа, а это уже совершенно иная технология.

Благодаря введению в процесс резки на лазерных станках газовой смеси, получается повысить уровень окисляемости металла, сделать выше добавочную теплоту, а также не допустить на кромках образование налета. Иногда эти устройства для лазерной резки применяют, в том числе, и для гравировки поверхности металла по установленным параметрам.

Приобрести это оборудование — это обозначает перейти на абсолютно новый уровень в самостоятельной обработке поверхностей металла.

Преимущества и недостатки

Сегодня приобрести станок, который используется для самостоятельной гравировки и порезки металлических изделий, можно в специализированных магазинах. Это оборудование имеет несколько явных преимуществ, в отличие от остальных аналогичных устройств.

С помощью станка для лазерной порезки можно проводить работы с металлами почти любой толщины. Устройство можно использовать для порезки алюминиевых сплавов, а также нержавеющей стали.

Благодаря тому, что аппараты для лазерной резки оборудуются управляющими устройствами, их управление происходит с помощью программы. В данном случае раскройка заготовки сперва делается в чертежном варианте, затем в виде файлов загружается в устройство и затем станок производит все нужные действия автоматически.

• Для изготовления небольших партий изделий на аппаратах для лазерной резки не нужно применять разные пресс-формы или формы, что уменьшает материальные затраты, и цену изделий.
• Нужно заметить и то, что процесс гравировки и порезки металлических изделий на лазерном оборудовании происходит с довольно большой скоростью, что значительно повышает производительность, а, помимо этого, экономно израсходуется разделочный материал.
• На станках этого класса довольно просто все нужные операции проводить своими руками, помимо этого, эти устройства имеют высокую функциональность и универсальность.

К недостаткам эксплуатации лазерных станков можно отнести то, что обработка деталей происходит немного дороже, нежели на штамповочном оборудовании, но лишь в том случае, если в расчет не берется цена непосредственно штампа. Помимо этого, оборудование лазерного типа имеет определенные ограничения по толщине обрабатываемых поверхностей материала.

Устройство станка

Если приобрести на производство устройство для лазерной резки металлических поверхностей, то есть возможность перейти на абсолютно другой уровень возможностей. Эти станки имеют не только повышенную универсальность, но и высокую функциональность, что дает возможность решать почти любые задачи.

Сегодня используется несколько разных видов лазерных станков, которые применяются для обработки металлических поверхностей. Так, есть газовые лазерные станки, где газ играет роль рабочего тела.

В данном случае во время процесса работы смесь газа прокачивается сквозь специальную трубку прямо в рабочее пространство луча, в котором атомы газа преобразуются в активное энергетическое состояние. Эти функциональные станки очень просто управляются и имеют высокую эффективность.

На производствах можно еще видеть лазерные твердотопливные станки, где в составе в обязательном порядке находится такое оборудование, как лампа накачки, с помощью которой на рабочую плоскость передается нужное излучение. Эти станки могут работать или в импульсном режиме, или и в постоянном рабочем состоянии.

Еще одной разновидностью лазерных устройств является газодинамическое оборудование. По своей конструкции они чем-то напоминают газовое оборудование, но отличаются от вторых тем, что в них нужно нагревать проходящий газ до необходимой температуры. Оборудование этого вида является довольно дорогим, а его установка не всегда является целесообразной с точки зрения экономии.

Подводя итог

Сегодня приобрести лазерные станки можно в специализированных магазинах, причем нужно учитывать то, что цена этого оборудования довольно высокая. Но, при этом, именно лазерная резка является самой качественной обработкой металлических изделий из самого различного материала и обеспечивает великолепную точность обработанной заготовки.

• Николай Иванович Матвеев
• Распечатать

Источник: https://stanok.guru/metalloobrabotka/rezka-metalla/stanki-dlya-lazernoy-rezki-metalla-vidy-otlichiya-i-cena.html

Лазерная резка металла: особенности оборудования

В последние годы рынок машин для лазерной резки листового металла быстро развивается. Производители предлагают новые типы машин, которые революционизируют процесс лазерной резки.

При выборе станков пользователи могут выбирать из трех вариантов в зависимости от собственных требований: традиционные станки для лазерной резки листового металла CO2; волоконные лазерные резаки следующего поколения и революционный прямой диодный лазер, или DDL.

Традиционный СО2-лазер долгое время был предпочтительным методом, особенно на рынке листового металла +4 мм, к примеру, если вам нужна Лазерная резка металла, подойдет и такой лазер.

Благодаря высокотемпературной работе CO2-лазер также оснащен чиллером с большей производительностью.

Однако в последние годы рынок оборудования для лазерной резки листового металла начал двигаться в направлении новых технологий, в частности волокон. В волоконных лазерах используются оптические волокна с «накачкой» и диодами с гораздо меньшим количеством компонентов и без расходных материалов для газа.

Ключевым вопросом, определяющим выбор станка для лазерной резки, является эффективность. Причиной быстрого внедрения волокон является высокая скорость производства, точность и значительная экономия.

Важно отметить, что волоконные лазеры обладают гораздо лучшей фокусирующей возможностью благодаря их способности точно испарять материал и создавать гораздо меньший диаметр пятна по сравнению с CO2. Это обеспечивает значительно более точную и стабильную резку, особенно при работе с более тонкими материалами.

Последний вариант для пользователей оборудования для лазерной резки листового металла — технология прямого диодного лазера, более известная под аббревиатурой DDL. Эта технология использует диоды напрямую, тем самым устраняя «накачанную» волоконную систему, используемую в технологии волоконного лазера. Это делает DDL более эффективным благодаря устранению промежуточного процесса.

DDL — это надежный лазерный источник без ущерба для качества луча. Станки обеспечивают превосходную производительность резки, что делает их идеальными для пользователей, требующих сверхбыстрой резки и высококачественной режущей кромки.

Читать ещё •••

Видео дня. iPhone опасен: излучение превышает норму в 2 раза

Источник: https://news.rambler.ru/other/41745023-lazernaya-rezka-metalla-osobennosti-oborudovaniya/