Лазерная резка листового металла: основы лазерной резки металла.

Технологии обработки материалов, вычитающих лишнее, являются типичными операциями при изготовлении деталей в промышленности. Одним из основных примеров таких технологий является лазерная резка листового металла – важная производственная процедура.

В этом процессе лазерный луч фокусируется на поверхности материала, выжигая, испаряя или плавя его, что в конечном итоге приводит к желаемому результату. Благодаря своей точности и аккуратности, этот процесс упрощает изготовление компонентов со сложными деталями.

Эта статья представляет собой исчерпывающее руководство, содержащее всю необходимую информацию о лазерной резке, которая может вам понадобиться, прежде чем вы начнете использовать ее в своем следующем производственном проекте.

Что такое лазерная резка листового металла?

Изготовление изделий из листового металла — одна из основных технологий промышленного производства. Поэтому лазерная резка листового металла является одним из наиболее распространенных методов. Лазерная резка использует мощный луч света (лазер) для вырезания плоских и тонких листов металла. Процесс управляется оптикой и технологией числового программного управления (ЧПУ), что обеспечивает высокую точность деталей, вырезанных лазером.

История лазерной резки листового металла

Технология лазерной резки существует уже более 60 лет, а первая попытка ее применения для резки металлических листов была предпринята еще в 1960 году.

К 1964 году, штат Колорадо₂ Лазеры уже использовались для изготовления сложных деталей, таких как сварка пружин часов. Автоматизация и высокая точность лазерной резки по сравнению с другими процессами резки сделали ее широко распространенной для деликатного производства и крупносерийного выпуска продукции.

Волоконные лазеры впервые появились в 60-х годах, но на коммерческий рынок вышли лишь в конце 80-х. 1990-е годы считаются золотым веком лазерных технологий, поскольку в это время появились мощные лазеры, такие как твердотельные лазеры, которые значительно повысили эффективность и производительность. К началу 2000-х годов лазерная резка стала широко распространенной производственной технологией, используемой в различных отраслях, таких как автомобильная и аэрокосмическая промышленность.

Типы лазеров для резки листового металла

В промышленном производстве используются три различных типа лазеров для резки материалов. Каждый лазерный резак обладает уникальными характеристиками, отличающими его от других. Ниже представлен подробный обзор трех типов лазерных резаков.

Волоконные лазеры

Станки для лазерной резки волоконным лазером Это одни из самых мощных устройств для прецизионной резки. Они относятся к твердотельным лазерам, использующим затравку для усиления луча с помощью специальных стеклянных волокон. Они эффективны для резки металлов, сплавов и неметаллов, таких как стекло, пластик и даже дерево. Помимо простых операций резки, они подходят для гравировки металла и отжига.

Ширина пропила, создаваемого волоконными лазерами, больше, чем у других лазеров; это может объяснять их высокую мощность. Они обладают длительным сроком службы, составляющим не менее 25 000 часов, и, следовательно, требуют меньше технического обслуживания. Они создают одни из самых мощных и стабильных лучей. Однако они лучше всего подходят для материалов толщиной менее 20 мм.

CO2-лазеры

CO₂ Лазеры генерируют световой луч, пропуская электрический ток через трубку, заполненную смесью газов. Газовая смесь состоит в основном из углекислого газа и инертных газов – гелия и азота, наиболее распространенных форм газов для лазеров.

Однако они менее эффективны по сравнению с волоконными лазерами. CO₂ лазерные станки могут только Они предназначены для резки неметаллических материалов, таких как дерево, акрил и пластик. В некоторых случаях их можно использовать и для лазерной резки листового металла, особенно тонких листов алюминия и некоторых других цветных металлов.

[Возможно, вам будет интересно узнать] Волоконный лазер или CO2-лазер: что подойдет именно вам?.]

Кристаллические лазеры

Кристаллические лазерные резаки существуют в двух формах: Nd:YAG (легированный неодимом иттрий-алюминиевый гранат) и Me:YVO (легированный неодимом ортованадат иттрия, YVO4). Оба являются невероятно мощными режущими устройствами. Однако они довольно дороги, при этом срок их службы примерно вдвое меньше, чем у волоконных лазеров – от 8000 до 15000 часов. Они подходят для резки металлов с покрытием и без покрытия, неметаллов и пластмасс, а при определенных условиях даже керамики.

Три процесса лазерной резки листового металла

Лазерная резка листового металла — это термический процесс, при котором с помощью лазерного луча вырезаются детали из металлического листа. В основном существует три метода резки листового металла.

Лазерная резка методом термоядерного синтеза

При термообработке используется инертный газ, часто азот или аргон, для выталкивания расплавленного материала из режущей горелки. Использование инертного газа предотвращает окисление на режущей кромке, не вступая в реакцию с технологическим процессом. Этот процесс подходит для плоских и тонких листов, а также для случаев, когда материал должен соответствовать высоким визуальным требованиям и требовать минимальной постобработки.

Лазерная резка пламенем

При газовой резке для удаления расплавленного материала используется кислород. Это вызывает экзотермическую реакцию, что приводит к увеличению общего энергозатрат процесса. Этот процесс идеально подходит для резки низкоуглеродистой стали, а также других видов листового металла и легкоплавких материалов, таких как керамика.

Лазерная сублимационная резка

Сублимационная резка использует лазер для испарения частей материала с меньшей температурой плавления. Как и при термоплавкой резке, в качестве режущего газа используются инертные газы — азот, гелий или аргон, что обеспечивает отсутствие окислителей на режущих кромках. Хотя этот метод медленный, он позволяет получать высококачественные кромки для высокоточной резки.

Преимущества лазерной резки листового металла

Ниже перечислены пять важнейших преимуществ этой технологии производства.

Высокоточная резка

В лазерной резке световой луч обеспечивает очень высокую точность резки металлов. Точность и прецизионность, с которой лазер плавит и испаряет материалы, несравнимы со многими другими методами резки. Некоторые штамповочные инструменты имеют допуски от 1 до 3 мм, в то время как лазерные резаки обеспечивают точность резки до 0,003 мм.

Высококачественное использование листового металла

Лазерная резка позволяет использовать значительную часть обрабатываемых материалов. Технология практически исключает отходы – станок максимально увеличивает количество пригодных для использования деталей из любого листового металла. Следовательно, меньше беспокойства по поводу излишков материала; вы можете купить ровно столько, сколько вам потребуется.

Исключительная универсальность резки

Лазерная резка отличается высокой гибкостью и универсальностью. Один лазерный резак хорошо справляется с различными операциями резки, такими как простые разрезы, сложные разрезы с замысловатыми деталями, маркировка, сверление и даже гравировка. Поэтому производителям не нужно периодически заменять оснастку в процессе работы.

Низкое энергопотребление

В отличие от некоторых других режущих станков, лазерные резаки не требуют перемещения различных частей устройства. Это позволяет им эффективно вырезать детали из материала, не потребляя слишком много энергии. В то время как лазерные резаки могут работать с энергией до 10 кВт, большинство других процедур могут использовать в пять раз больше энергии.

Практически без повреждений

Возможно, вы считаете, что воздействие тепла на материалы при лазерной резке может вызвать деформацию или искажение деталей, или даже их полное повреждение. Однако это не так. Детали, подверженные воздействию тепла при лазерной резке, минимальны и не представляют угрозы для точности изготовления элементов или компонентов после обработки.

Недостатки лазерной резки листового металла

Несмотря на многочисленные преимущества, лазерная резка листового металла имеет и некоторые недостатки. Давайте их обсудим.

Требуется специалист-оператор.

Для оптимальной работы лазерных резаков вам может потребоваться привлечь профессионала для управления станком при изготовлении деталей. Например, эксперт быстро выявит неисправность или неправильную настройку, которые могут повлиять на производственные процессы или даже на целостность станка.

Ограничения по толщине металла

Хотя лазерная резка хорошо подходит для широкого спектра материалов, включая листовой металл, при работе с толстыми металлами рекомендуется использовать другие методы резки. Типичные лазерные резаки отлично подходят для резки алюминиевых листов максимальной толщиной 15 мм и стали толщиной 6 мм.

Вредные газы

При резке пластика лазерные резаки плавят и испаряют материалы, выделяя при этом значительное количество вредных паров. Следовательно, крайне важно проводить лазерную резку в хорошо проветриваемом помещении или в безопасных условиях труда.

Высокие первоначальные инвестиции

Стоимость высококачественного лазерного резака высока. Типичный лазерный резак может стоить около $3000, что вдвое дороже, чем гидроабразивные или плазменные резаки. Для того чтобы заниматься услугами лазерной резки в качестве бизнеса, необходимо понести значительные первоначальные инвестиции.

Советы по проектированию деталей, изготовленных методом лазерной резки.

Для эффективного и результативного использования услуг лазерной резки ваших деталей необходимо придерживаться приведенных ниже рекомендаций при проектировании изделий с помощью лазерной резки.

Ваши данные не могут быть тоньше толщины металла.

Толщина — важный фактор, который необходимо учитывать при лазерной резке. Она напрямую связана с мощностью лазера. Следовательно, чем больше толщина, тем меньше лазер способен проникнуть в материал и разрезать его. Однако увеличение мощности лазера может иногда повысить вероятность разрезания такого материала.

Помните о пропиле

Конструкция лазера требует внимания к тому, что называют керфом. Керф — это материал, который испаряется при попадании лазерного луча на обрабатываемый материал. Это явление наблюдается не только при лазерной резке, но и при других процессах обработки материалов. Керф при лазерной резке возникает из-за толщины лазерного луча. Это важный фактор, который необходимо учитывать на этапе проектирования.

Выберите подходящий материал

Выбор подходящего материала — важнейший момент перед началом лазерной резки. Выбор материала зависит от желаемых свойств конечного изделия. Например, материалы различаются по жесткости, прозрачности и гибкости. В Rapid Direct вы найдете широкий выбор материалов для лазерной резки: листового металла, пластика, бумаги и т.д.

Расстояние между элементами важно.

В лазерной резке расстояние между линиями резки очень важно для устранения ошибок и получения наилучшего результата. Минимальное расстояние должно быть равно толщине материала. Например, при лазерной резке листового металла, если толщина листа составляет 2 мм, расстояние между двумя линиями резки должно быть 2 мм. Это также важно, если вы планируете работать с различными конструкциями из листового металла, вырезанными лазером.

Преобразуйте текст в опорные точки и кривые.

Не все операции лазерной резки требуют вырезания текста. Однако, если вам необходимо добавить текст, следует располагать буквы с промежутками и писать их крупным шрифтом. Это обеспечит более плавную работу и наилучший результат. Если буквы расположены близко друг к другу, они могут перекрываться, что приведет к неразборчивой надписи.

Знание вышеперечисленных советов может помочь снизить затраты на изготовление изделий из листового металла.

Альтернативы лазерной резке

Возможно, вам не нужна лазерная резка, и вы не уверены, как вырезать детали из листового металла; ниже представлены другие высококачественные варианты для ваших производственных нужд.

EDM

Электроэрозионная обработка (ЭЭО), как и лазерная резка, использует тепловую энергию для удаления материала. Она использует электрические разряды (искры) для вырезания желаемой формы из материала. По сравнению с лазерной резкой, ЭЭО обеспечивает более качественную обработку поверхности с меньшей зоной термического воздействия. Кроме того, она подходит для резки закаленных материалов.

Фрезерование на станках с ЧПУ

Фрезерование на станках с ЧПУ предполагает использование высокоскоростных вращающихся фрез для придания формы материалам. Фрезерование хорошо подходит для металлов, сплавов и неметаллов. Как и лазерная резка, это высокоточный процесс обработки материалов. Главное различие между этими двумя процессами заключается в том, что, в то время как фрезерование использует режущие инструменты — вращающиеся фрезы — для вырезания или придания формы, лазерная резка использует лучи света, лазерное расплавление или выжигание формы.

Гидроабразивная резка

Гидроабразивная резка — это производственная технология, которая предполагает использование воды или смеси воды и абразивных веществ под высоким давлением для резки материала.

Ниже приведено сравнение гидроабразивной и лазерной резки.

• Лазерные резаки позволяют гравировать цифры или метки, тогда как гидроабразивная резка позволяет только резать.
• Оба типа станков подходят для резки широкого спектра материалов. Однако гидроабразивные станки не могут резать материалы толще, чем лазерные резаки, — до 50 мм.
• Лазерная резка обеспечивает более высокую точность и уделяет больше внимания мельчайшим деталям, что делает ее лучшим выбором для сложных геометрических форм.

Удар

Пробивка отверстий осуществляется с помощью штамповочного пресса для вырезания нужной формы из заготовки. Как и другие операции на станках с ЧПУ, пробивка отверстий — это высокоточная технология изготовления деталей, подходящая для широкого спектра материалов. Однако пробивка отверстий не идеальна для изготовления компонентов со сложной геометрией.

Заключение

Лазерная резка — это технология, используемая в быстром прототипировании для резки материалов. В этой статье мы познакомили вас с принципом работы, историей, типами лазерной резки и другими интересующими вас моментами. Мы уверены, что вы узнали что-то новое о лазерной резке. Однако вы можете доверять нам, компании Krrass, в вопросах выбора лучших изделий для лазерной резки.

Чтобы узнать больше о наших продуктах, посетите наш сайт и подпишитесь на нашу рассылку. YouTube-канал