Высокоточная лазерная резка металла – это процесс дефрагментации листовой или иной заготовки с целью получения изделия, предназначенного для дальнейшей обработки. Резка выполняется на станках с ЧПУ – числовым программным управлением. Погрешность их работы не превышает десятых миллиметра, но многое зависит от структуры металла или сплава. Чёрные металлы, медь, алюминий, нержавеющие стали режутся при разных режимах. Это обусловлено физико-химическими свойствами. Для каждого сорта металла выбирается мощность лазерного излучения, скорость подачи заготовки в зону реза, фокусное расстояние.
Сегодня подробно рассмотрим процесс лазерной резки нержавеющей стали. В отличие от обычных металлов нержавейка имеет ряд нюансов, которые необходимо учитывать в технологическом процессе.
Как режутся нержавеющие стали
Нержавеющая сталь относится к легированным сталям. Она не боится воздействия влаги, агрессивных средств, химических веществ, содержащихся в воздухе, и не поддаётся коррозии. Именно поэтому такой металл востребован в ряже отраслей промышленности, начиная от пищевой и заканчивая оборонной. При изготовлении в сплав искусственно вводится повышенное содержание хрома, а также такие элементы, как вольфрам, титан, молибден. Они выполняют роль «упрочнителей». За счёт этого достигается долговечность и прочность, но ухудшается обрабатываемость. Нержавейка считается не самым подходящим металлом для лазерной резки, тем не менее многие компании оказывают такие услуги.
В целом нержавейку можно обрабатывать двумя способами:
- механическим с помощью ручного или автоматизированного инструмента, гильотинных ножниц;
- термическим.
Недостаток механической обработки – плохое качество кромок. Заготовку необходимо отправлять на токарную или фрезерную обработку. Но такой способ дешёвый. Им можно пользоваться даже в «гаражных условиях».
Термическая резка на станках с ЧПУ стоит намного дороже, но позволяет добиться практически идеального качества заготовки. Необходимость в дальнейшей чистовой обработке отпадает. За счёт этого экономятся средства и время заказчика. Лазерная резка нержавейки – достаточно быстрый процесс. В течение рабочей смены можно обработать несколько тонн продукции, особенно, если на производстве установлено сразу несколько лазерных резаков.
Помимо резки нержавейки на лазерных станках различают следующие виды термической резки:
- газо-дуговую;
- плазменную.
Принцип технологического процесса схож: на поверхность металла направляется сфокусированный «высокотемпературный луч», вызывающий мгновенный нагрев и расплавление поверхностного слоя.
Рассмотрим каждый процесс по отдельности.
Резка нержавейки кислородом
Резка кислородом известна также как «газо-дуговая». Для выполнения работы необходимо специализированное оборудование. Дуга соприкасается с заготовкой, вызывает мгновенный нагрев поверхности металла и его разрушение. Происходит деформация разрезаемой области. Такая резка требует определённой квалификации сварщика. Необходимо правильно подобрать и расстояние от электрода до поверхности металла, и скорость резки. В противном случае заготовку можно легко деформировать под действием температуры.
Дуговая резка выполняется плавящимися и неплавящимися электродами. В первом случае – это электроды из стали, во втором – из графита. Для повышения качества реза в зону контакта дуги и металла подводится кислород.
Преимущества такого метода резки нержавеющей стали – доступность и невысокая стоимость. Недостатки – низкая производительность, плохое качество реза, невысокая точность. Сегодня такая технология считается морально устаревшей и крупными компаниями практически не применяется.
Лазерная резка
Резка металла с помощью луча лазера – это современный, высокоточный и быстрый способ раскроя сталей и сплавов. Лазерный луч генерируется станком, фокусируется оптической головкой и направляется на поверхность металла. Происходит мгновенный нагрев поверхности и её разрушение. Мельчайшие частицы металла просто испаряются, продукты горения удаляются из зоны реза вспомогательными газами.
Резка стали лучом лазера имеет много достоинств в сравнении с другими способами:
- высокую производительность;
- точность;
- идеальное качество кромок;
- отсутствие внутренних напряжений в металле после термического воздействия.
Современные лазерные резаки с ЧПУ позволяют получить ширину реза всего 0,1 мм. Именно поэтому такая технология используется в высокоточных производствах: приборостроении, авиастроении, машиностроении, оборонном комплексе.
Лазерная резка нержавейки имеет свои особенности:
— из-за низкого КПД лазерного луча на станках можно резать заготовки толщиной не более 20-25 мм;
— неправильный выбор режимов резки может привести к повреждению оптической головки.
При резке нержавейки очень важно правильно рассчитать мощность излучения. Нержавеющая сталь обладает высокой отражающей способностью, часть энергии зеркально возвращается на оптическую головку. Именно поэтому решающую роль в процессе играет баланс скорости резки и мощности луча.
Плазменная резка
Резка нержавейки с помощью струи плазмы исключает недостатки, присущие газо-дуговому методу. Сама же технология во многом схожа: электрическая дуга разжигается в газовой среде и с высокой температурой воздействует на поверхность металла. Плазменная головка перемещается вдоль линии реза, брызги раскалённого металла удаляются из зоны контакта потоком плазмы. Температура плазменной дуги достигает 10-15 тыс. градусов Цельсия против 1600-1800°С у обычной дуги. Ввиду этого скорость выполнения работ кратно повышается, производительность увеличивается.
Плазменная резка считается оптимальным способом обработки нержавейки. Главное, соблюсти требования пожарной безопасности к производственному участку. Понадобятся и вспомогательные системы: вентиляция, источник сжатого воздуха. Качество обработки кромок намного лучше, чем у газово-дуговой резки. С помощью плазмы можно раскраивать заготовки толщиной выше 20 мм. В этом и состоит главное достоинство способа.
Другие способы резки нержавейки
Нержавеющие стали можно резать и методом электрической эрозии. Резка стали выполняется благодаря интенсивному импульсу электрического разряда, который буквально вырывает частицы металла с поверхности. Установки для электрической эрозии имеют два электрода, которые погружаются в жидкий диэлектрик. При сближении они пробивают воздух, что приводит к возникновению мощного разряда. В теле последнего образуется плазма температурой несколько тысяч градусов. Электроэррозионный способ – это высокая точность, а также способность резать заготовки толщиной более 40 мм. Недостаток – низкая скорость реза.
Гидроабразивная резка нержавейки заключается в подаче через алмазное или рубиновое сопло диаметром 0,1 мм жидкости под давлением в сотни атмосфер. Струя, направляемая на поверхность металла, имеет скорость, кратно превышающую скорость звука. Для резки мягких металлов используется чистая вода, а для резки нержавейки – смесь воды с мельчайшим абразивом. Обычно это песок.
Гидроабразивные станки конкурируют с лазерными и плазменными резаками, но обладают более высокой стоимостью. Стоимость гидроабразивной резки существенно выше цены лазерной резки нержавейки.
