Прецизионный лазерный раскрой металлов

Данная технология предусматривает использование в качестве рабочего инструмента луч лазера, который перемещается в соответствии с программой, установленной на оборудовании. Лазерное излучение, сфокусированное на небольшом участке, быстро нагревает металл, который плавится/испаряется, и выдувается струей газа. Затем луч перемещается далее, по контуру, точно соответствующему рабочим чертежам. Образующийся при этом рез имеет малую ширину, благодаря чему отходы материала минимальны. Термическое воздействие на изделие вне зоны реза практически отсутствует, поэтому его структура не изменяется, а деформация края отсутствует. Поэтому прецизионный лазерный раскрой будет оптимальным вариантом для тонких металлических листов, которые при механических способах резки легко деформируются.

Различные металлы имеют разные физико-химические характеристики. Поэтому мощность излучения, состав и давление газа, подаваемого в рабочую зону, должны отличаться. Для обеспечения высокого качества деталей были разработаны различные технологии резки.
Лазерно-кислородная. В качестве рабочей среды используется кислород, который подается под давлением в зону резки. При этом расплавленный металл окисляется, а образующиеся окислы выдуваются. К особенностям такой технологии можно отнести такие факторы:

• узко сфокусированный луч лазера имеет меньший диаметр, чем кислородная струя (диаметр последней около 1–2 мм);
• ширина реза зависит от толщины листа и скорости обработки. Чем тоньше лист и быстрее перемещение луча, тем уже будет рез;
• тонкие листы размещают на расстоянии 0,5 мм от сопла лазера, толстые (около 30 мм) – на 3 мм. Чем толще заготовка, тем медленнее она режется.

LASOX (кислородная с лазерным стартом). Такая технология применяется для резки толстолистовой стали. Металл предварительно нагревается примерно до +1000 °С, после чего на нее направляют ультразвуковую струю кислорода, которая осуществляет резку. Основное отличие технологии – возможность резать металл толщиной до 50 мм, а не до 30 мм, как у стандартных лазерных установок. Метод LASOX имеет бóльшую ширину реза (от 3 мм) и меньшую производительность, чем стандартная резка в кислородной среде. Он применяется в судостроении, но не подходит для работы с тонколистовыми металлами. К отличительным особенностям LASOX относятся:

• подача ультразвуковой струи кислорода под давлением 6–10 атмосфер;
• позиционирование металла на расстоянии 6–8 мм от сопла;
• резка металла толщиной до 100 мм с помощью мощного оборудования (от 6 кВт).

В инертном газе. Технология применяется для раскроя титана, алюминия, нержавеющей стали, других металлов и сплавов, если окисление кромок недопустимо. В качестве инертной среды используется азот или аргон. К основным отличиям такого метода относится следующее:

• сопло лазерного луча имеет диаметр не более 3 мм;
• из-за отсутствия предварительного нагрева раскрой осуществляется с меньшей скоростью;
• для резки титана используется аргон, для других металлов – азот;
• лазерный луч обычно фокусируется на нижней поверхности заготовки.

Испарительная (сублимационная). Основная сфера применения – микротехнологии, в которых требуется минимальное термическое воздействие на подложку. Работа лазерного луча осуществляется в импульсном режиме. Высокоинтенсивные импульсы излучения длительностью в несколько нано- или пикосекунд проводят прецизионный раскрой металла посредством создания мельчайших отверстий, плотно идущих друг за другом. Длина волны таких лазеров не превышает 1 мкм. Испарительная резка металлов осуществляется на твердотельных лазерных установках.

Чтобы прецизионный раскрой металла осуществлялся максимально точно и эффективно, необходимо учитывать множество факторов:

• мощность и плотность излучения;
• скорость обработки;
• оптимальное фокусное расстояние;
• диаметр луча лазера;
• состав рабочего газа;
• марку и вид материала заготовки и т. д.

Например, использование атмосферного воздуха вместо кислорода снижает производительность лазерной резки почти в два раза. Скорость же раскроя низкоуглеродистых сталей примерно на 30 % выше, чем для нержавеющих марок. Выбранный режим влияет на качество конечного реза. Однако основными значимыми параметрами будет толщина металлической заготовки и скорость обработки.

Главным показателем того, насколько качественно выполнен рез металла, является состояние полученной кромки. Оцениваются шероховатость края, его перпендикулярность к основной поверхности, наличие/отсутствие грат, точность соответствия чертежу. На качество лазерного раскроя влияют:

• параметры рабочего излучения;
• толщина металлической заготовки;
• вид и марка обрабатываемого металла;
• скорость резки;
• вид вспомогательного газа.

Скорость лазерного раскроя подбирают так, чтобы обеспечить максимально высокую производительность работы без снижения качества. Хотя качество резки лазером является комплексным показателем, оно на 50–80 % определяется оборудованием и технологическими погрешностями. Поэтому раскрой металла на прецизионных лазерных установках будет оптимальным выбором в тех случаях, когда приоритетом являются точность обработки, высокое качество кромки и минимальные отклонения от заданных размеров.
Обратившись в SNDGroup, вы можете быть уверены в качестве полученных металлических заготовок. Мы проводим раскрой на современных лазерных установках с использованием инновационных технологий. Для каждого заказа подбирается индивидуальный режим работы, максимально эффективный для данного металла и его толщины.