Лазерная резка листового металла: основы

Технологии субтрактивного производства широко используются для изготовления деталей в различных отраслях промышленности. лазерная резка листового металла Это ключевой метод. Этот точный и аккуратный процесс фокусирует лазерный луч на поверхности материала, чтобы выжечь, испарить или расплавить его, получая желаемый результат. Это руководство содержит всю необходимую информацию, прежде чем вы начнете использовать лазерную резку в своем следующем производственном проекте.

Что такое лазерная резка листового металла?

Лазерная резка листового металла Лазерная резка листового металла — одна из основных технологий промышленного производства. Поэтому она является одним из наиболее востребованных методов. При лазерной резке используется мощный луч света (лазер) для вырезания плоских и тонких металлических листов. 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

Волоконно-лазерные станки для резки — одни из самых мощных устройств для высокоточной 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 по сравнению с волоконными лазерами они менее мощны. Лазерные станки на CO2 могут резать только неметаллы, такие как дерево, акрил и пластик. В некоторых случаях они также могут использоваться для лазерной резки листового металла, особенно тонких листов алюминия и некоторых других цветных металлов.

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 Лазерная резка 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.

Электроинструменты для резки металла

Когда требуется эффективность и мощность, на помощь приходят электрические и пневматические инструменты. Эти инструменты с легкостью справляются с крупными проектами и более твердыми материалами.

Угловые шлифовальные машины

Угловые шлифовальные машины — это универсальные инструменты, которые могут резать, шлифовать и полировать различные металлы. С помощью подходящей насадки они способны резать арматуру, ограждения и даже стальные пластины.

Угловые шлифовальные машины выпускаются в различных размерах, включая портативные аккумуляторные модели, идеально подходящие для работ на открытом воздухе.

При использовании угловой шлифовальной машины для резки всегда используйте... металл Используйте отрезной диск и позвольте весу инструмента выполнять большую часть работы. Избегайте чрезмерного давления, так как это может привести к заклиниванию или поломке диска.

Циркулярные пилы

Хотя циркулярные пилы традиционно используются для работы по дереву, при наличии подходящего лезвия их можно применять и для резки металла. Они особенно полезны для резки листового металла, кровельных материалов и гофрированного металла. Вот как использовать циркулярную пилу для резки металла:

1. Установите металлорежущий диск с соответствующим количеством зубьев для обрабатываемого материала.
2. Чётко обозначьте линию разреза.
3. Зафиксируйте металл, чтобы предотвратить вибрацию и обеспечить ровный срез.
4. Режьте медленно и плавно, позволяя лезвию выполнять работу без чрезмерного усилия.

Циркулярные пилы отлично подходят для выполнения длинных прямых распилов металлических кровельных или облицовочных материалов. Они также могут работать со сложенными листами, экономя время на повторяющихся распилах.

Сабельные пилы

Сабельные пилы, часто называемые сабельными пилами, — это своего рода швейцарские армейские ножи среди электроинструментов. Они могут резать различные материалы, включая металлические трубы, листы и профили. Для разных типов и толщин металла доступны различные пильные полотна, и эти пилы обладают достаточной мощностью, чтобы справиться с толстыми металлическими заготовками, что может быть сложно для других ручных инструментов.

При использовании сабельной пилы убедитесь, что материал надежно зафиксирован, и используйте лезвие, соответствующее толщине металла. Позвольте пиле выполнять работу, оказывая лишь умеренное давление для направления реза.

Специализированное оборудование для резки металла

Для профессиональной резки или специализированных задач часто требуются более совершенные инструменты. Эти инструменты обеспечивают точность, мощность и эффективность при выполнении более крупных или сложных задач по резке металла.

Плазменные резаки: высокотехнологичная точность

Плазменные резаки используют высокотемпературную плазменную дугу для точной резки проводящих металлов. Они идеально подходят для резки листового металла, листовой стали и других проводящих материалов. Преимущества плазменных резаков включают следующее:

• Скорость: Позволяет разрезать толстый металл гораздо быстрее, чем традиционные методы.
• Точность: Способен выполнять сложные разрезы с минимальными потерями материала.
• Универсальность: Может резать металл различной толщины и типов.

Хотя плазменные резаки стоят дорого, они являются отличным дополнением к металлообрабатывающим цехам и для предприятий, которые часто работают с толстыми или сложными металлическими деталями.

Кислородно-ацетиленовые горелки: для резки тяжелых материалов.

Кислородно-ацетиленовые горелки — это мощные инструменты, использующие смесь кислорода и ацетилена для создания высокотемпературного пламени, способного разрезать толстый металл. Они особенно полезны в следующих случаях:

• Резка толстых стальных листов и конструкционной стали.
• Демонтажные работы, где точность не имеет решающего значения.
• Ситуации, когда отсутствует электроснабжение.

Использование кислородно-ацетиленовой горелки требует навыков и практики. При работе с этим инструментом необходимо использовать соответствующие средства защиты и обеспечить надлежащую вентиляцию.

Пилы холодного отпиливания: чистый срез для профессионалов

Холоднопильные станки — это прецизионные режущие инструменты, использующие дисковое полотно и охлаждающую жидкость для выполнения чистых и точных разрезов металла без чрезмерного нагрева. Они обладают рядом преимуществ, в том числе следующими:

• Точность: Обеспечивает чистые разрезы с минимальным образованием заусенцев.
• Эффективность: Система охлаждения обеспечивает непрерывную работу без перегрева.
• Долголетие: Благодаря снижению тепловыделения и трения лезвия служат дольше.

Несмотря на то, что холоднопилы дороже некоторых других вариантов, они незаменимы для профессионалов металлообработки, которые регулярно выполняют высокоточные распилы.

Выбор подходящего инструмента для вашего проекта

При выборе металлорежущего инструмента следует учитывать следующие факторы:

1. Тип и толщина металла: Для обработки более мягких металлов, таких как алюминий, требуются иные инструменты, чем для обработки закаленной стали.
2. Точность резки: Для некоторых проектов требуются чистые и точные разрезы, в то время как другие допускают более грубые края.
3. Масштаб проекта: Для крупномасштабных проектов может быть оправдано инвестирование в более мощные и эффективные инструменты.
4. Портативность: Подумайте, нужен ли вам инструмент, который можно легко перемещать или использовать в разных местах.
5. Бюджет: Сопоставьте стоимость инструмента с частотой и важностью ваших потребностей в металлообработке.

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.

Методы резки различных металлических форм

Для достижения наилучших результатов при обработке различных форм металла требуются особые методы резки. Вот несколько советов по выполнению распространенных задач по резке металла.

Резка листового металла

Резка листового металла требует точности и правильного подхода. При резке листового металла выполните следующие шаги:

1. Чётко обозначьте линию разреза перманентным маркером или чертилкой.
2. Для ровных срезов используйте линейку в качестве направляющей.
3. При использовании электроинструментов начинайте резку с края листа и поддерживайте равномерный темп.

Для сложных разрезов рекомендуется использовать лобзик с металлическим лезвием или плазменный резак для более толстых листов. Не забудьте надеть перчатки, чтобы защитить руки от острых краев, и всегда правильно поддерживайте листовой металл, чтобы предотвратить его изгиб или деформацию во время резки.

Резка труб и трубок

Резка труб и трубопроводов требует иного подхода, чем резка листового металла.

1. Перед резкой отметьте всю окружность трубы, чтобы обеспечить ровный срез.
2. Для фиксации трубы и предотвращения вибрации во время резки используйте тиски или трубный зажим.
3. Для чистых и точных разрезов труб малого диаметра используйте труборез, а для труб большего диаметра — сабельную или ленточную пилу.

После резки используйте инструмент для снятия заусенцев или напильник, чтобы сгладить срез и удалить все внутренние заусенцы, которые могут ограничивать поток в сантехнических системах.

Резка металлической кровли

При резке металлической кровли необходимо соблюдать осторожность, чтобы не повредить материал и не создать опасных кромок. Вот шаги, которые следует предпринять при резке металлической кровли:

1. Измерьте и отметьте линию разреза на нижней стороне кровельной панели.
2. Для небольших разрезов или углов используйте ножницы по металлу, а для длинных прямых разрезов — циркулярную пилу с лезвием для резки металла.
3. Режьте окрашенной стороной вниз, чтобы минимизировать повреждение покрытия.
4. Для удаления металлической стружки и мусора после резки и предотвращения образования ржавчины используйте паровую очистку.

При резке металлической кровли всегда надевайте перчатки и защитные очки, так как кромки могут быть очень острыми.

Стоит ли мне инвестировать в станок для лазерной резки или воспользоваться услугами специалиста?

От простого изготовления оборудования до крупных компаний, таких как аэрокосмическая и автомобильная отрасли, услуги лазерной резки имеют решающее значение для различных производственных операций. Эта технология является эффективной и высокопроизводительной процедурой, подходящей для широкого спектра материалов.

Однако для небольших производственных компаний разумнее выбрать услугу, а не инвестировать в оборудование, поскольку это отличный способ сэкономить средства, сохранив при этом высокое качество для клиентов. Впрочем, если позволяют средства, инвестиции в станки лазерной резки могут быть весьма прибыльными благодаря многочисленным преимуществам этого устройства.

В любом случае, выбор полностью зависит от производителей. Но если вы решите воспользоваться услугами компании, обратитесь в Krrass – эксперта в области лазерной резки листового металла.

Услуги онлайн-лазерной резки деталей из листового металла

Ищете компанию, гарантирующую качественные услуги лазерной резки? Тогда Krrass — именно то, что вам нужно для изготовления ваших изделий.

Мы — надежная компания, предоставляющая услуги по изготовлению изделий из листового металла для быстрого прототипирования и индивидуального производства. Мы гарантируем высокое качество лазерной резки листового металла и предлагаем экономически эффективные и оперативные решения в соответствии с вашими запросами.

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 между Резка гидроабразивным и лазерным методом.

• 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 лазерной резки, её историей, типами и другими интересующими вас моментами. Мы уверены, что вы узнали что-то новое о лазерной резке. Однако вы можете доверить нам, компании Krrass, предоставление лучших услуг лазерной резки.