Преимущества, спектр применений, оборудования для резки ч. 2

Лазерная резка используется практически во всех отраслях промышленности: от авиакосмического и судостроения до высокоточного приборостроения и других отраслей электроники и медицины. Она одинаково успешно применяется для резки габаритных изделий (двери, узлы летательных аппаратов, строительные конструкции, детали кузова и т.д.), для вырезки не очень больших изделий (панели и кронштейны, корпуса, дисковые пилы, приборные щитки) и для изготовления миниатюрных товаров с микронной точностью (медицинские имплантаты, прокладки, фильтры и т.д.).

В промышленности кроме механической используются ацетилено-кислородная и плазменная резки, основанные на физико-химическом, электрофизическом, электрохимическом и воздействиях. Это обеспечивает более высокую производительность в сравнении с механическими методами, хоть и не гарантирует необходимую точность и чистоту срезанной поверхности и часто требуют дополнительной механической обработки. Также с электроэрозионной резкой можно получить рез небольшой ширины высокого качества, но с низкой производительностью.

Сфокусированное излучение лазера позволяет обрабатывать практически любые материалы с высокой (в микронном диапазоне) точностью.

Преимущества технологии:

  • Значительная экономия и гибкость процесса.
  • Обеспечение минимальных деформаций.
  • Отсутствие механического прямого воздействия на материал, что позволяет обработать хрупкие предметы.
  • Минимальность термического воздействия, локальность.
  • Возможности для изготовления деталей сложной формы в единственном экземпляре и в огромных количествах с частой повторяемостью.

Системы для резки на СО2 лазерах

Длина волн излучения СО2 станков – 10 мкм. Такое излучение хорошо поглощается стеклом, оргстеклом, деревом, пластиком и металлами. Однако для резки металлов требуются устройства достаточно большой мощности (от 500 Вт, цветных – 1000 и более Вт). Среди систем на СО2 наиболее распространены раскройные комплексы с мощностью лазерных механизмов до 5 кВт, благодаря чему можно резать сталь толщиной до 20 мм.

На российском рынке работают все известные мировые производители таких систем: Trumpf (Германия), Mazak (Япония), Bystronic (Швейцария), Prima Industrie (Италия) , Knuth Werkzeugmaschinen Gmbh (Германия), AMADA (Япония), FINN-POWER (Финляндия) и др. Рынок также активно осваивают отечественные производители, среди которых можно выделить ЗАО «Лазерные комплексы» и ЗАО «Технолазер» в г. Шатура.

Комплексы с импульсными твердотельными лазерами с ламповой накачкой мощностью до 300-500 Вт Одно из основных преимуществ таких систем – работа в импульсном режиме, который позволяет добиваться минимальной зоны нагрева материала, и, как следствие – отсутствия деформаций. Системы используются в основном для высокоточной и сложноконтурной резки металлов (в т.ч. стали, алюминия, латуни, меди, золота и серебра), труднообрабатываемых материалов толщиной около 3-4 мм, фигурной резки с большим количеством мелких отверстий и фрагментов – в тех областях, где использование СО2 неэффективно или невозможно.

Устройства с ламповой накачкой обладают ограниченной мощностью, производительностью и небольшой толщиной обрабатываемых материалов. Точность обработки достигает порядка единиц-десятков микрон.

В сегменте комплексов с ламповой накачкой доля российских производителей составляет почти 100%. Основные производители таких систем в России – НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ» (г. Зеленоград), НПФ «ТЕТА» (Москва).

Комплексы с волоконными лазерами

Волоконные лазеры разрабатываются и производятся транснациональной научно-технической Группой «IPG Photonics» – общепризнанным лидером мирового рынка в области разработок и производства промышленных волоконных лазерных устройств мультикиловаттного диапазона (до 50 кВт).

Лазерные механизмы данной модели успешно работают в спектре применения твердотельных и СО2 станков, обладая существенно более высоким КПД и обеспечивая значительно большую производительность, чем СО2 механизмы при той же мощности. Кроме того, они требуют существенно меньше затрат на обслуживание и обладают меньшим энергопотреблением. Однако спектр материалов и возможности технологий волоконных лазеров ограничены.

Основными производителями-интеграторами волоконных систем на российском рынке являются ЗАО НИИ ЭСТО, НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ» в Зеленоградt и ВНИТЭП в Дубне МО, использующие в станках кинематические системы нового поколения на основе электромагнитного прямого привода (синхронных линейных двигателей), которые обеспечивают высокие показатели по точности и производительности.

В промышленности также применяются станки на дисковых лазерах, твердотельных мощных с диодной накачкой. Однако они еще не получили широкого использования из-за своей чрезвычайно высокой стоимости.