Лазерная резка листового металла: особенности применения

Лазерная резка листового металла представляет собой термическую резку, используемую при раскрое листовых металлов. Как промышленная технология известна более пяти десятков лет, за это время станки значительно модернизировались, улучшились их технические параметры, повысились показатели производительности, снизилась себестоимость изготовления.

Технология лазерной резки

Первый промышленный полупроводниковый лазер разработан в 1962 году, газовый на основе СО2 – в 1964-м, станок с ЧПУ появился в 1978-м, а оборудование для 2D-моделирования – в 1984-м. Резание происходит за счет сильного нагрева поверхности материала сфокусированным мощным лучом. На начальном этапе нагревается тонкий верхний слой листа, материал окисляется и темнеет, за счет этого возрастает коэффициент поглощения, резко поднимается температура, достигая точки плавления. Одновременно в рабочую зону подается специальный активный газ, который выполняет следующие задачи:

• поддерживает процесс горения – возрастает скорость подачи, увеличивается толщина обрабатываемого листа;
• удаляет окислы из разреза – очищаются кромки, исключается вероятность образования окалины;
• охлаждает прилегающие поверхности – уменьшаются риски изменения начальных характеристик металла.

Процесс резания

Процесс состоит из двух одновременных действий: поглощения энергии для плавления и удаления расплава. Газ подается специальным соплом, расположенным концентрично по отношению к лучу. Струя кислорода удаляет расплав из зоны нагрева – открывается доступ к недостаточно прогретому металлу, процесс продолжается до полного прорезания. За счет высокого фокусирования луча (диаметр ≈ 0,2 мм) уменьшается количество энергии, необходимое для плавления заданного объема материала, и повышается точность обработки заготовки.

Агрегатное состояние устанавливается оператором в зависимости от физических характеристик материала и параметров изделия. Качество плоскости среза зависит от давления газовой струи, точности фокусировки, скорости подачи, характеристик источника лазера и места фокусировки. На агрегатах изготавливаются детали для машин, сложные элементы металлоконструкций, панели электроники, бижутерия, логотипы и т. д.

Достоинства технологии

Распространение метода объясняется рядом уникальных преимуществ в сравнении с традиционными технологиями.

1. Экономическая эффективность. За счет минимальной ширины среза и оптимального расположения выкроек уменьшаются потери дорогостоящего материала.
2. Универсальность. Одним станком можно делать резку и гравировку. Перенастройка параметров выполняется быстро, кратковременная остановка технологического процесса не влияет на финансовые показатели.
3. Гладкие и чистые поверхности среза. Пропадает необходимость дополнительной обработки для достижения заданных характеристик.
4. Полная автоматизация процесса. Готовые детали имеют указанные в ТЗ параметры, исключаются погрешности, отсутствует конусность среза. Можно делать отверстия минимальных диаметров.
5. Возможность резания тугоплавких металлов. На станках обрабатываются листы из легированных нержавеющих сталей и цветных сплавов.
6. Высокая производительность. За счет увеличения температурных параметров луча возрастает скорость подачи материалов – повышается производительность оборудования, уменьшаются затраты на единицу продукции.

В зависимости от типа оборудования используются твердотельные, волоконные или газовые лазерные установки. Каждая имеет свои технические характеристики и рекомендуется для конкретных технологических операций с заданными параметрами качества деталей.