Раскрой металла, лазерный раскрой листового металла (видео)

Данный метод обладает большим спектром достоинств. Среди них:

• Максимальная точность обработки деталей любой формы, в том числе объемных и плоских, а также нежестких и малодеформируемых заготовок.
• Универсальность. Технология используется практически для любого металлопроката.
• Бережное воздействие на металл. Метод уникален тем, что не воздействует на заготовку током. Также при его использовании отсутствует механическое воздействие, поэтому с помощью лазера можно резать и другие материалы, отличающиеся хрупкостью и небольшой толщиной, – дерево, кожу, резину, фанеру, оргстекло и прочее.
• Удобство применения. Лазерный раскрой металла выполняется автоматически. Чтобы разрезать заготовку так, как это требуется заказчику, необходимо иметь только чертеж готового изделия, который переносят в компьютерную систему станка с ЧПУ.
• Оптимизация производственных процессов. Работа лазерного станка может быть настроена на автоматический режим, что снизит трудозатраты без ущерба для качества готовых изделий. Объемы отходов при применении этой технологии сведены к минимуму.
• Широкая сфера применения. С помощью лазерного раскроя металла можно создавать даже декоративное оформление заготовки: узоры, гравировки и прочее.

Этот метод оптимально подходит для тех заказчиков, которые заинтересованы в высокой скорости изготовления металлоизделий без необходимости их последующей обработки.

Виды лазерного раскроя металла на производствах

Лазерные установки имеют три составные части:

• Активная (или рабочая) среда – является источником лазерного излучения.
• Система накачки (источник энергии) – запускает процесс излучения.
• Оптический резонатор – совокупность зеркал, увеличивающих мощность излучения.

По типу активной среды выделяют три разновидности лазеров:

• Твердотельные.

Ключевым элементом служит осветительная камера, в которой расположен источник световой энергии (лампа-вспышка, генерирующая мощные импульсы света) и твердое рабочее тело (стержень, выполненный из рубина, оксида алюминия, алюмоиттриевого граната (АИГ) или других материалов). Вокруг рабочего тела закрепляются два зеркала, одно из которых является отражающим, а другое полупрозрачным. Излучение, неоднократно отражаясь в них, усиливается к моменту выхода из рабочего тела через полупрозрачное зеркало.

Волоконные лазерные устройства также относят к твердотельному типу лазеров. Мощность светового луча в таких устройствах возрастает в стекловолокне. Источником энергии в этом случае является полупроводниковый лазер.

Рассмотрим процесс работы лазерной установки подробнее на примере лазера, рабочее тело которого представляет собой стержень из лазерного кристалла – алюмоиттриевого граната, легированного неодимом. Ключевыми элементами являются ионы АИГ, поглощающие световые импульсы газоразрядной лампы-вспышки и активизирующиеся. В результате у ионов вырабатывается излишняя энергия, которую они выделяют в виде фотона, представляющим собой электромагнитное излучение или свет.

Из-за фотона иные возбужденные ионы возвращаются в исходное состояние. В результате процесс приобретает «лавинный» характер. Зеркала контролируют направление лазерного луча. Постоянно отражая фотоны, они возвращают их в рабочее тело. Это способствует появлению новых фотонов и усилению мощности светового луча. Излучение в этом случае имеет малую расходимость пучка лазерного луча и высокую кумуляцию энергии.

• Газовые.

Рабочее тело в данных видах лазера представляет собой диоксид углерода либо его соединение с азотом и гелием. Сначала осуществляется прокачка газа с использованием газоразрядной трубки, затем его приводят в возбужденное состояние при помощи электрических разрядов. Как и в случае с твердотельными лазерами, излучение усиливают двумя зеркалами. Данные типы станков различаются конструкцией: они бывают с продольной, поперечной или щелевой прокачкой.

• Газодинамические.

Данные лазеры для раскроя материалов обладают максимальной мощностью. В качестве рабочего тела также служит диоксид углерода, нагретый до температуры от +726 до +2726 °С (или от 1000 до 3000 °К). Он приводится в возбуждение вспомогательным маломощным лазером. Прокачка углекислого газа осуществляется со сверхзвуковой скоростью через специальный газовый канал – сопло Лаваля, вещество стремительно увеличивается в объеме и остывает. В итоге возбужденные атомы возвращаются в обыкновенное состояние, а диоксид углерода превращается в источник лазерного излучения.

Не только металл, но также резина, фанера, искусственный камень, полипропилен и стекло могут быть подвергнуты лазерной обработке. Раскрой лазером часто используется при производстве составных частей разнообразных приборов, электро- и сельскохозяйственной техники, а также в судо- и автомобилестроении. Лазерный раскрой широко применяется и при изготовлении жетонов, различных указателей, всевозможных трафаретов и табличек, декоративных элементов для украшения интерьера и во многих других сферах.

От вида материала, который необходимо раскроить, зависит тип используемого устройства. Для того чтобы осуществить раскрой или сварку металла, стекла, пластика, резины или выполнить на них гравировку, используется лазер на углекислом газе.

Твердотельный волоконный лазер подходит для раскроя листов из латуни, меди, серебра или алюминия. Данным типом лазера не осуществляется раскрой неметаллических материалов.

Достоинства технологии

Высокая точность резки. Свойство распространяется на детали любой формы, включая плоские и объемные изделия, а также малодеформируемые и не жёсткие заготовки.

• Универсальность. Обрабатываются почти все металлы: сталь любой марки, алюминиевые сплавы.

• Бережное воздействие. Уникальность технологии и в том, что заготовка необязательно должна проводить ток. Отсутствует непосредственное механическое давление на поверхность, благодаря чему обработке подвергается не только металл, но и другие, в том числе тонкие и хрупкие материалы. Это оргстекло, пэт, массив дерева, фанера, натуральная кожа, резина и т.д.

• Простота применения. Для автоматического раскроя необходим лишь чертеж готового изделия, подготовленный в одной из специальных инженерных программ. Далее проект переносится в компьютерную систему станка.

• Оптимизация производства. Работу можно настроить в практически автоматическом режиме. Это уменьшает трудозатраты и другие расходы при непревзойденном качестве изготавливаемых изделий. Технология сводит объемы отходов к минимуму, благодаря автоматическому выбору раскладки для раскроя. Детали можно компактно разместить на одном листе.

• Декоративное оформление. Посредством лучевого воздействия создаются гравировка, узоры и прочие изображения.

Таким образом, методика идеальна при потребности в высокой скорости и точности изготавливаемых деталей, так как они не нуждаются в дополнительной обработке.

Перечисленные достоинства проявляются наиболее полно при использовании надежного, современного и многофункционального оборудования, работе высококвалифицированных операторов, подготовке точных чертежей и расчетов производства.