Резка материалов на лазерном оборудовании быстро завоевала популярность. Востребованность этого способа обработки материалов обусловлена рядом ключевых факторов:
- Высокий уровень точности и детализации — можно создавать сложные и тонкие формы с минимальными допусками.
- Чистота реза — лазер оставляет гладкие и ровные кромки, снижая необходимость в дополнительной обработке.
- Универсальность — метод подходит для различных материалов, включая металлы, дерево, акрил, текстиль и многие другие.
- Минимальное тепловое воздействие на материал — снижает вероятность деформаций.
- Возможность интеграции в автоматизированные производственные процессы — обеспечивает высокую скорость резки и снижение сроков производства.
- Сокращение отходов — более эффективное использование материалов.
- Возможность быстро вносить изменения в проект и производить малые тиражи — лазерная резка идеальна для прототипирования и мелкосерийного производства.
- Экономичность в обслуживании — лазерные резаки обычно требуют меньше затрат на обслуживание по сравнению с другими методами резки.
- Безопасность производства — за счет высокого уровня автоматизации и оснащения системами безопасности.
Перечисленные преимущества определяют выбор метода, когда речь идет о производстве металлоизделий. Лазерное оборудование позволяет осуществлять резку с точностью до микрон, обеспечивая ровный край, четкие углы и эстетичный вид деталей.
Метод лазерной резки
Лазерный резак представляет собой сложную систему из нескольких компонентов, работающих вместе:
- Лазерный генератор генерирует световой пучок.
- Оптическая система (линзы и зеркала) фокусирует и направляет луч на обрабатываемый материал. Правильная фокусировка луча важна для получения реза высокой точности и качества. А мощность самого резонатора определяет толщину материала, которую может обработать установка.
- Система подачи газа направляет газ (кислород или азот) на область реза. Газ помогает удалить расплавленный материал и предотвращает образование окалины, улучшая качество резки.
- Рабочая поверхность (координатный стол), на которой размещается обрабатываемый материал. Может быть оснащена механизмами, позволяющими перемещать заготовку в нужное положение или поднимать и опускать ее в процессе резки.
- Система управления с применением программного обеспечения. Оператор задает параметры резки (скорость перемещения, мощность лазера и давление газа). Современные резаки часто имеют числовое программное управление (ЧПУ), за счет чего достигается высокий уровень автоматизации и повышается точность работы.
- Система перемещения для перемещения лазерной головки по горизонтали и вертикали позволяет лазеру четко следовать заданной траектории реза.
- Система охлаждения для предотвращения перегрева. В зависимости от конструкции станка, это может быть жидкостное или воздушное охлаждение.
- Система безопасности, блокирующая доступ к лазерному лучу во время работы.
Благодаря высокой производительности лазерная резка широко используется в металлообработке. Метод подходит для резки черных и цветных металлов, различных видов стали. Способность лазера делать узкий и точный рез с гладкой кромкой позволяет в определенных случаях обойтись без операций фрезеровки, шлифовки и сверления, а значит, не только сократить сроки производства, но и удешевить процесс. Минимизация отходов производства также дает возможность снизить стоимость изделий по сравнению с механическими способами раскроя заготовок.
От чего зависит качество резки металла лазером
Существуют два важных параметра, которые напрямую определяют качество лазерной резки: максимально возможная толщина материала и скорость раскроя.
Максимально возможная толщина заготовки. Зависит от типа материала и его характеристик (теплопроводность, отражательная способность). При чрезмерной толщине может возникнуть перегрев, что приведет к ухудшению качества края (могут образовываться неровности, окалина). Кроме того, для более толстых материалов требуется меньшая скорость резки, чтобы обеспечить достаточный прогрев заготовки. Слишком быстрая резка приводит к недостатку энергии для полного расплавления материала, что часто становится причиной дефектов кромки.
Ключевую роль играет мощность лазерного резонатора: она определяет глубину и качество реза. Под мощностью понимается количество энергии, которое лазер может передать на материал в единицу времени. Более высокая мощность способствует более эффективному нагреву и расплавлению материала и позволяет раскраивать более толстые заготовки с высоким качеством реза.
| Мощность резонатора | Максимальная глубина реза, мм |
| 500 Вт | 6 |
| 700 Вт | 7 |
| 1 кВт | 10 |
| 2 кВт | 14 |
| 3 кВт | 16 |
| 4 кВт | 19 |
| 5 кВт | 22 |
Чтобы раскроить изделия из углеродистой стали толще, чем максимальная глубина реза, следует выбрать другой способ обработки (плазменная, механическая, гидроабразивная резка и другие).
Глубина реза также зависит от обрабатываемого материала. Черные металлы лучше поглощают лазерное излучение, чем алюминий или медь. Поэтому для резки материалов с низким коэффициентом поглощения нужна более высокая мощность. А нержавеющая сталь отличается более высокой отражательной способностью, чем цветные и черные металлы, и потому тоже требует большей мощности лазерного резонатора при одной и той же толщине заготовки.
Скорость резки. Зависит от мощности установки, характеристик материала и времени воздействия луча на заготовку. Энергия лазера должна разогреть заготовку достаточно, чтобы расплавить и удалить материал в зоне реза. Слишком высокая скорость прохождения луча может привести к температурным колебаниям и неполной переработке, что дает рваный или неровный край. На высоких скоростях, особенно на толстом материале, может возникнуть больше окалины и завалов расплавленного материала в канале реза.
На производительность, т.е. скорость прохождения луча по линии раскроя, влияют:
- тип лазера;
- мощность резонатора;
- возможности координатного стола (скорость холостого хода);
- наличие современного ПО;
- размеры детали и сложность геометрических форм.
Чем мельче заготовка или сложнее формы детали, тем медленнее работа лазерного резака. Если скорость подведения луча в зону реза (холостой ход) у координатного стола повысить, то и скорость выполнения операции растет.
Таким образом, максимальная толщина раскроя и скорость резки взаимосвязаны, и их правильное соотношение является ключом к должному качеству лазерной резки. Оптимизация этих параметров требует тестирования и настройки в зависимости от материала, толщины и других условий резки, зависит от уровня профессионального мастерства исполнителя операции. Правильный выбор может снизить вероятность возникновения дефектов, улучшить качество кромок и снизить объем отходов.
Как улучшить качество лазерной резки
Насколько высоким окажется качество детали, полученной в результате лазерной резки, напрямую зависит от точности карты технологического процесса, опыта и навыков оператора лазерного станка, адекватности выбора рабочих параметров резака и набора вспомогательных инструментов. Важное значение имеют также исправность и состояние оборудования.
Более тонкая настройка рабочего оборудования может еще несколько повысить качество реза. Опытные операторы, делясь секретами мастерства, называют три способа повысить качество лазерной резки:
- Правильная очистка линзы или защитного стекла.
Техническое обслуживание лазерного оборудования предполагает систематическое очищение инструментов и узлов в соответствии с регламентом. Для каждого типа станка существуют определенные правила. Так, работа на дисковых или волоконных лазерах предполагает очистку стекла, защищающего рабочую линзу установки. На углекислотном оборудовании полируют непосредственно саму линзу. Грамотная обработка подразумевает нанесение профессиональных полирующих паст круговыми движениями с умеренной силой нажима. В таком случае оптика не получит дефектов и ее не придется заменять.
- Проверка фокусировки сопла.
Для улучшения качества лазерной резки необходимо периодически центрировать положение сопла. С этой целью лучом малой мощности в течение одной секунды воздействуют на натянутую ленту. Полученное отверстие не должно отклоняться от центра сопла более чем на 1 мм. Своевременная корректировка луча позволяет увеличить производительность резки до 80%.
- Регулярная проверка фокусного расстояния.
Лазерное оборудование последних поколений обеспечено системой автоматического тестирования фокусного расстояния. Станки более ранних годов выпуска тестируют вручную. Сначала на тестовом материале обозначают тонкий штрих, затем оператор на малой мощности фокусирует на нем лазерный луч добиваясь идеального фокуса — когда контроллер показывает ноль — и записывает полученные параметры. Если по ходу теста черточке соответствует другая цифра, тест необходимо начать сначала. Процедура повторяется трижды, а затем среднее значение вводится в контроллер.
Рекомендуем почитать
