Лазерне різання металу: особливості та специфіка

Лазерне різання – це метод розкрою та  різки металу, який має на увазі використання потужного лазеру: вплив на об’єкт здійснюється за допомогою високих температур. Результат – швидка та охайна робота. Завдяки лазерному різанню можна створювати оригінальні, незвичайні форми, що набагато складніше робити за допомогою механічного впливу. Лазерна різка вважається сьогодні однією з найсучасніших та передових технологій в металообробці

Принцип роботи

Під час розкрою матеріалу в область різу надсилається потужне лазерне випромінювання. Його напрямок контролює комп’ютер. Обладнанню вдається сконцентрувати колосальну енергію на мініатюрній  ділянці металу. Це дозволяє гранично точно проводити різку. Під впливом лазера розрізається ділянка матеріалу загоряється та розплавляється, після чого або сам випаровується, або видувається газовим струменем.

В процесі роботи відсутній механічний вплив на поверхню металу. Завдяки цьому під час різки неможливо пошкодити матеріал. Дана технологія є безпечною для нежорстких деталей та  металів, які легко деформуються. За допомогою лазерної різки можна розкроювати практично будь-який метал. Універсальність – одна з важливих переваг даної технології.

Особливістю лазерної різки  є те, що після завершення процедури деталь можна відразу передавати на наступний етап виробництва. Ніякої додаткової обробки не потрібно. Відсутні «рвані» місця, відколи та  інші дефекти, які вимагають втручання. Це важливо з точки зору економії часу.

Обладнання

• Для проведення лазерної різки  застосовуються апарати, що використовують в роботі газові, волоконні та  твердотільні лазери. У деяких устаткуваннях  рухомим є лист металу, а джерело лазера знаходиться в статичному положенні. Існують моделі, де все навпаки: лист нерухомий, а лазерна «указка» рухається по заданій траєкторії. Такий спосіб називається «літаючою оптикою». Лазер може впливати на матеріал безперервно, а може надсилатися в область різу імпульсами.
• Сьогодні прийнято використовувати газові та  твердотільні установки. Найбільш потужні – газові. Вони мають потужність до 20 кВт. Ці показники дозволяють обробляти метал зі швидкістю 60 м / ч. Особливо потужними є газодинамічні лазери.
• Твердотільні моделі працюють за рахунок скла з присадкою іонів або рубіна. Потужність цього устаткування не перевищує 6 кВт. Отже, для різання міцних металів воно не підходить. Твердотільні установки застосовуються для обробки малих деталей.
• Лазерна установка під час роботи продукцює  велику кількість тепла. Важливо, щоб система охолодження була ефективною та працювала добре . Для зниження температури може використовуватися повітря або теплоносій.
• У стандартну комплектацію установки входить сам лазер, система переміщення променя, газовий захист та  система фокусування. Незважаючи на технологічність такого обладнання, його монтаж та встановлення не вимагає великої кількості часу та  сил.
  На ринку найбільшою популярністю користуються установки для лазерного різання від таких брендів: Abamet, TRUMPF, Aramis, Mitsubishi, LSEL.

Переваги та недоліки технології

Ще недавно лазерна різка була в дивину. Сьогодні це найпоширеніший в Україні метод обробки металу. Причина популяризації технології – важливі переваги , якими вона володіє. Зрозуміло, не обійшлося і без недоліків. Розглянемо обидві сторони медалі.

Переваги

• Висока точність. Лазер – це промінь діаметром в декілька міліметрів. З його допомогою можна вирізати різні декоративні елементи, створювати деталі, що володіють дизайнерської цінністю.
• Швидкість роботи. Лазер моментально розплавляє метал та випаровує його. Цей процес займає набагато менше часу, ніж різання механічним способом.
• Економна витрата металу. Як уже згадувалося вище, промінь, що генерується установкою, вкрай малий. Отже, область нагріву металу також мініатюрна. Це означає, що витрата металу під час роботи мінімальна. Крім того, відсутній ризик пошкодити матеріал, чого не скажеш про механічну обробку.
• Не має потреби «доопрацьовувати» метал. Про це перевагу згадувалося вище. Оброблену деталь або лист можна відразу відправляти на наступний етап виробничого процесу. Економиться час та  сили працівників.
• Гладкість зрізу. Лазер розрізає метал рівно. Задирки не народжуються ні під час проведення розтину, ні після охолодження матеріалу.
• Простота використання. Щоб установка розпочала роботу, в неї потрібно завантажити креслення, яке може бути виготовлено за допомогою будь-якого креслярського програмного забезпечення.
• Можливість виготовляти деталі з залишкових листів металу. За допомогою лазерного різання можна обробляти мініатюрні шматки металу, які при інших обставинах довелося б викинути. Високоточний лазер виконує «ювелірну» роботу навіть в такому випадку.
• Найшвидше переналаштування обладнання. Завдяки використанню сучасного програмного забезпечення техніка може бути переналаштована  для проведення роботи іншого типу в короткі терміни. Не потрібно серйозно втручатися в роботу установки, як це буває при використанні механічних агрегатів.
  Потужності лазера вистачає для різання матеріалів, виготовлених з твердих сплавів: наприклад, загартованої сталі.

Недоліки

• Дороге обладнання. Установки для лазерного різання – недешева техніка. Раніше їх могли дозволити собі лише одиниці. Сьогодні ціни пішли на спад, але все одно для більшості виробництв таке оснащення є недоречним. Хоча цей недолік частково змінюється в процесі використання установки: про її економность було згадано вище.
• Наявність обмеження по товщині листа металу. Обладнання не справляється з матеріалами товщим 20 мм. Це обмеження пояснюється особливостями лазерного променю та  не залежить від установки, яку ви використовуєте для різання.
• Відсутність можливості обробляти метал з відбиваючими властивостями: наприклад, алюміній в чистому вигляді. Лазер – це потік частинок, який може бути відображений. Якщо вам потрібно буде обробляти такий метал, використовуйте механічні технології різання.
• Низький коефіцієнт корисної дії. У обладнання для лазерного різання металу цей показник знаходиться на рівні 15%. Цей недолік позначається на обробці матеріалу товщим 12 мм. Витрачається більше енергії та часу.
• Ризик виходу з ладу програмного забезпечення. Навіть якщо головні елементи установки будуть справно працювати, при програмному збої обладнання не зможе коректно виконувати роботу. ПО у сучасної техніки надійне, але все ж цей умовний недолік не можна списувати з рахунків.

Які метали обробляються за допомогою лазерного різання

Ідеальний варіант з точки зору якості та  швидкості роботи – метал з низькою теплопровідністю. Наприклад, сталь, залізо. Тепло, передане лазером, концентрується на невеликій ділянці листа, що призводить до швидкого розплавлення. Гірше йдуть справи з металами, які володіють високим показником теплопровідності: наприклад, мідь. Тепло від лазера швидко поширюється по листу або деталі, що змушує витрачати більше енергії та  часу на різання. Крім того, в даному випадку є ризик формування гратів (нерівностей).

Лазерну різку прийнято використовувати при обробці наступних металів:

нержавіюча сталь. Товщина – від 0,2 мм до 12 мм;
сталь. Товщина – від 0,2 до 30 мм;
латунь. Товщина – від 0,2 мм до 12 мм;
алюмінієві сплави. Товщина – від 0,2 мм до 20 мм;
мідь. Товщина – від 0,2 мм до 15 мм.

Різка тонколистового металу

Найкраще за допомогою технології лазерного різання обробляється тонколистовий метал. Чим менше товщина матеріалу, тим легше лазерному променю з ним впоратися. Досвід показує, що свої найкращі якості обладнання проявляє при обробці металу товщиною до 6 мм. Лазерний промінь відразу  розплавляє тонкий лист, що забезпечує дуже високу швидкість обробки матеріалу. Це може бути метал з алюмінієвого сплаву, мідь, свинець, жесть.

Важливо, що при розрізанні тонколистового металу можна використовувати малопотужні агрегати для лазерного різання. Підходять та  вищезгадані твердотільні моделі, які неефективні при обробці товстих листів. Отже, якщо ви плануєте проводити різання тонколистового металу, ви можете заощадити на обладнанні.

Висновок

Лазерне різання – це сучасна альтернатива механічним технологіям обробки металу. Вона більш зручна, економна та надає більше можливостей для реалізації проектів. Принцип роботи лазерної установки простий, в чому ви могли переконатися вище. Все робить лазер, який за лічені миті рівно розрізає лист металу.

Перед тим, як віддати перевагу цій технології, уважно ознайомтеся з недоліками, описаними вище. Якщо ви плануєте обробляти товсті металеві листи, відразу відмовтеся від цієї ідеї. 20 мм і не більше. Якщо ж мова йде про тонкі аркуші, цей метод повністю виправдає ваші очікування. Як би там не було, перед купівлею  установки поспілкуйтеся з професіоналом. Відповідально підійдіть до цього питання, адже установка для лазерного різання коштує чималих грошей.