Появление в металлообработке плазменного и лазерного резания ускорило, упростило и повысило качество многих технологических операций. Современные станки разработаны с использованием двух принципиально разных технологий, каждая из них имеет свои сильные и слабые стороны. Требования к линейным параметрам и характеристикам деталей влияют на выбор конкретного метода.
Технические возможности различных моделей существенно отличаются, но у всех есть общие рабочие агрегаты:
Металл прогревается до температуры плавления концентрированным лучом, для улучшения условий резания и уменьшения затрат в рабочую зону подается кислород, гелий, аргон или другой газ. За счет них возрастает скорость нагрева и увеличивается глубина резания.
Лазерная установка может быть твердотельной, газовой и газодинамической.
В первом случае луч создается в рубине, неодимовом стекле, алюмоиттриевом гранате (твердых телах). Энергию продуцирует газоразрядная лампа. Во втором – он образуется в газовой среде, по способу положения установки могут быть продольными, поперечными и щелевыми. Молекулы газа возбуждаются электрическими разрядами.
В газодинамических установках средой является углекислый газ высокой температуры (1000–3000 °С), возбуждение делает специальный маломощный лазер.
Преимущества:
Недостаток – максимальная толщина обрабатываемых заготовок составляет 30 мм, что ниже, чем у других станков. Есть грат (окалина), что создает проблемы при дальнейшей обработке деталей.
Металл плавится плазмой, нагретой до температуры 5–30 тыс. градусов. Процесс происходит в охлаждаемом плазмотроне, при таких температурах появляется способность газа проводить ток и держать электрическую дугу. Из-за расширения объема в 50–100 раз увеличивается скорость вытекания струи, улучшается выдувание металла. Промышленность выпускает оборудование с двумя способами образования дуги. Прямого действия – электрическая дуга появляется между листом материала и плазмотроном, косвенного – дуга образуется внутри плазмотрона.
Преимущества способа:
Недостатки:
Лазерный метод резки экономически выгодно использовать при массовом изготовлении деталей из тонких непрозрачных материалов. В отличие от плазменного, он пригоден для резания диалектиков. Способ целесообразно применять для изготовления тонких заготовок из металлов и их сплавов.
Детали с прямыми контурами и радиусами поворотов, превышающими толщину металла, режутся обоими методами с одинаковым качеством обработки, за исключением шероховатости среза. Плазменный из-за широкой полосы нагрева ограничивает минимальный зазор между кромками ≥ 2,5 мм, у лазерных расстояние уменьшается до 0,5 мм. Конусность среза искажает геометрию отверстий и контуров срезов – изменяются диаметры и радиусы поворотов на обратной стороне детали.
Советы технологов:
Окончательное решение о выборе метода резки принимается после анализа возможностей оборудования и требований к деталям и заготовкам.