Лазерные станки появилась в 1960-е годы, после того как Теодор Майман разработал первый функционирующий лазер. Сейчас изобретение активно используется в медицине, науке и производстве. Нашлось ему применение и в строительстве: технология лазерной резки открыла новые горизонты в области обработки материала. Ей нет равных в скорости и точности работы, а параметры среза задаются через компьютер, исключая возможность брака изделия.
Сегодня лазерные станки по праву называю “инновационным оборудованием”: без них невозможно представить ни одно современное металлообрабатывающее предприятие. В данной статье разберем принципы действия технологии, преимущества ее использования и дальнейшие перспективы.
Принципы работы
Технология основана на тепловом воздействии вынужденного излучения узкой направленности (лазерного луча), направленного на предмет обработки. Рабочий привод генерирует сфокусированный фотонный пучок, усиливающийся благодаря системе линз.
При столкновении световых частиц с атомами металла происходит передача энергии, вследствие чего обрабатываемая поверхность очень быстро нагревается. В результате материал последовательно разогревается до температуры плавления, а затем до точки кипения и испаряется. Таким образом, после работы не остается отходов, что выгодно отличает лазерную резку от механической. Энергия импульса, сообщаемая молекулам металла, достигает плотности 10⁸ Вт/ см².
Факторы, влияющие на результат резки:
- Диаметр луча;
- Производительная мощность;
- Количество и расположение линз;
- Тип обрабатываемого материала;
- Толщина заготовки;
- Обрабатываемая поверхность (чистка от грязи, наличие антикоррозийного покрытия).
Этапы работы
- Предварительный этап. На нем определяются конкретные требования к изделию: размеры, форма, материал;
- Создание эскиза. Создается визуальное представление идеи, а затем подробный художественный эскиз с учетом всех параметров;
- Настройка станка, установка определенной мощности, скорости и фокуса.;
- Закрепление объекта, подлежащего обработке;
- Контроль процесса резки;
- Проверка качества полученного изделия: убедитесь, что результат соответствует требуемым характеристикам;
- Завершение работы, очистка станка.
Виды лазерных установок
Выделяют следующие типы установок, в зависимости от используемых в них источников получения луча:
- Твердотельные лазеры представляют собой камеру с кристаллическим стержнем и мощным источником света. Активной средой является твердое вещество (кристалл). Наибольшей популярностью пользуются аппараты на рубине, гранате и неодимовом стекле. Система зеркал концентрирует световой поток, проходящий через стержень, и направляет его на обрабатываемую поверхность. Такие устройства применяются для обработки меди, латуни, алюминия, керамики.
- В газовых (СО2) лазерах активным веществом является газ. Для генерации луча используется специальная трубка, заполненная углекислотой или смесью азота и гелия. Затем среда накачивается электрическими разрядами, переводящими атомы газа на следующий энергетический уровень. Концентрация луча осуществляется через специальную систему зеркал. Установки данного типа подходят не только для резки, но и для сварки, нанесения надписей и изображений.
- Волоконные лазеры являются разновидностью твердотельных, но в качестве активной среды используется оптоволокно, а источником света служит полупроводник. Эти станки лучше подходят для крупного производства: они быстрее режут металл, а луч меньшего диаметра дает более точный и аккуратный результат. При этом такая установка потребляет меньше электроэнергии.
Преимущества лазерной резки
- Бесконтактное воздействие на материал, исключающее деформацию объекта;
- Работа со всеми видами металлов и сплавов;
- Создания элементов сложных форм и узоров;
- Высокая точность;
- Минимизация отходов производства и повышение эффективности использования материалов;
- Высокая автоматизация процесса, исключающая вероятность брака;
Итог
Лазерная резка становится все более востребованной в современном мире. С ее помощью повышается качество выпускаемой продукции, реализуются сложные проекты, появляются новые решения в работе с хрупкими материалами. Интригуют перспективы дальнейшего развития технологии. Например, сейчас ведутся исследования по применению лазера в области 3D печати, что даст возможность получать ранее недоступные сложные формы и конструкции.
