Медь относится к металлам с высокой отражающей способностью. Поэтому для раскроя подходят далеко не все виды лазерных резок. Длина волны лазерного излучения современных оптоволоконных станков составляет порядка 1,07 мкм. У традиционной альтернативы – резки с помощью СО2-лазера, длина волны достигает 10,6 мкм. Лазерный луч с длиной волны 1,07 мкм быстро поглощается поверхностью, короткая волна позволяет сфокусировать пятно, диаметр которого в 10 раз меньше диаметра луча СО2-резака. Такая высокая мощность способствует быстрому нагреву металла. Медь моментально проходит фазовый переход и занимает расплавленное состояние. Т.е. луч преодолевает так называемый «барьер отражения» за сотые доли секунды, что способствует эффективной резке.
Почему лазерная резка меди настолько сложна
Далеко не все компании, оказывающие услуги лазерной резки металла, работают с цветными металлами: медью и латунью. Сложность процесса объясняется следующими факторами:
- низкое поглощение инфракрасного спектра излучения снижает эффективность резки;
- медь обладает отражающей поверхностью, как и все медно-цинковые сплавы, является хорошим отражателем лазерного излучения, особенно в твёрдом состоянии;
- при длине лазерного излучения в пределах 1,0-1,2 мкм медь отражает до 95% инфракрасного спектра;
- отражающая способность меди резко изменяется с увеличением или уменьшением её температуры.
Известно, что отражающая способность меди резко уменьшается при её нагревании и возрастает, как только металл охлаждается. К примеру, медь в расплавленном состоянии отражает не более 70-75% инфракрасного излучения. В расплавленном состоянии металл поглощает значительную часть энергии лазерного луча, поэтому процесс резки стабилизируется.
Проблемы, возникающие при лазерной резке меди
При правильном подборе режима резки цветных металлов и сплавов лазерный луч сначала взаимодействует с поверхностным отражающим слоем, а затем с поглощающим расплавленным металлом. Тем самым стабилизируется сам процесс резки. Неправильный выбор оптоволоконного станка и некорректные режимы резки приводят к чрезмерному количеству отражённого излучения. Это может стать причиной повреждения оптической головки.
Самая сложная стадия – это начало процесса резки. Особенно тяжело проходит стадия прожигания поверхностного слоя. После создания зоны разреза лазер начинает взаимодействовать с так называемым «расплавом», отражающая способность которого ниже.
Для эффективной резки меди и латуни с помощью оптоволоконных лазеров необходимо учитывать такие параметры, как:
- Скорость резки. Максимальной скоростью стоит пренебречь. Отступите от неё примерно на 20-25% чтобы поддерживать стабильность процесса. Если не знаете, как правильно подобрать скорость, начините с медленного режима;
- Фокусное положение. Лазерный луч должен находиться как можно ближе к поверхности металла. Это сводит к минимуму общую площадь контакта луча и поверхности, позволяя сконцентрировать энергию в одной точке;
- Мощность. Используйте максимальную мощность лазерного излучателя. Это позволит сделать быстрый прожиг поверхности, расплавить металл и приступить к резке «расплава», имеющего наименьшую отражательную способность.
Немаловажно и правильно выбрать режущий газ. Для резки меди, алюминия и латуни используют кислород, который подают в зону контакта луча и металла под высоким давлением. При использовании кислорода образуется оксидная плёнка, снижающая отражательную способность. Для латуни и нержавейки чаще выбирают азот.
Особенности технологии резки меди
Технологический процесс лазерной резки меди имеет свои тонкости. Это связано с особенностями сплава:
- высокой теплопроводностью;
- высокой теплопоглощающей способностью;
- особенными теплофизическими и оптическими свойствами.
Резать медь так же сложно, как алюминий и латунь.
Применение станков с ЧПУ для лазерной резки металла значительно облегчает процесс. К примеру, станок автоматически повышает мощность излучения, чтобы быстрее преодолеть «поверхностный барьер». Но нужно учитывать, что скорость резки подбирается обратно пропорционально толщине заготовки. Большое значение имеет и качественный состав сплава. Также необходимо добиться максимальной фокусировки луча. Чем «плотнее» луч, тем выше скорость резки. Часто применяют и вспомогательные газы. Они удаляют из зоны контакта луча с металлом частицы расплава, за счёт чего края получаются более ровными и чёткими. Предотвратить образование даже малейших шероховатостей на кромках позволяет применение азота. Он несколько дороже кислорода, но результат быстро оправдывает затраты.
Что влияет на цену резки отражающих металлов?
Стоимость услуг по лазерной резке металлов с высокой отражающей способностью зависит от:
- марки металла или сплава, его теплофизических свойств;
- формы изделия, количества отверстий, вырезов, пазов;
- объёма партии.
Чем сложнее будущая деталь, тем выше её стоимость. Также на цену услуг влияет и необходимость создания чертежа изделия, который будет загружен в станок с ЧПУ в «электронном виде». Некоторые заказчики предоставляют чертежи в соответствие с техническими требованиями, предъявляемыми к файлам для работы со станками с ЧПУ. Некоторые предпочитают услуги «под ключ». Во втором случае стоимость услуг будет ниже.
Рекомендуем почитать
