Лазерная резка что это такое: принципы работы, виды и особенности — Мастер на все ручки: Блог домашнего сварщика

Содержание

принципы работы, виды и особенности

Лазерную резку используют для раскроя листовых материалов, чаще всего – металлов. Одно из ее главных отличий – возможность изготовления деталей со сложным контуром.

Принципы работы лазерной резки

Использование этого метода основано на тепловом воздействии лазерного излучения на материалы. При этом разрезаемый металл нагревается сначала до температуры плавления, а потом до температуры кипения, при которой он начинает испаряться. Лазерная резка испарением требует высоких энергозатрат, поэтому ее используют для работы с тонкими металлами.

Относительно толстые листы разрезают при температуре плавления. Чтобы облегчить этот процесс, в зону резки подается газ: азот, гелий, аргон, кислород или воздух. Его задача – удалять из зоны резки расплавленный металл и продукты его сгорания, поддерживать горение металла и охлаждать прилегающие зоны. Наиболее эффективен для этого кислород. Он заметно увеличивает скорость и глубину резки.

Подробнее о процессе лазерной резки можно узнать из видео ниже:

Параметры резки разных металлов

Скорость резки зависит не только от мощности лазера и толщины металла, но и от его теплопроводности. Чем она выше, тем интенсивнее отводится тепло из зоны резки и тем более энергозатратным будет весь процесс. Так, если лазером мощностью 600 Вт можно легко разреза́ть черные металлы или титан, то алюминий или медь, обладающие высокой теплопроводностью, обрабатывать значительно сложнее. Средние параметры для работы с разными металлами выглядят следующим образом:

	Малоуглеродистая сталь			Инструментальная сталь	Нержавеющая сталь				Титан
Толщина, мм	1,0	1,2	2,2	3,0	1,0	1,3	2,5	3,2	0,6	1,0
Мощность лазера, Вт	100	400	850	400	100	400	400	400	250	600
Скорость резания, м/мин	1,6	4,6	1,8	1,7	0,94	4,6	1,27	1,15	0,2	1,5

Виды лазерной резки

Лазерные установки состоят из трех основных частей:

Рабочей (активной) среды. Она является источником лазерного излучения.

Источника энергии (системы накачки). Он создает условия, при которых начинается электромагнитное излучение.
Оптического резонатора. Система зеркал, усиливающих лазерное излучение.

По типу рабочей среды лазеры для резки делят на три вида:

Твердотельные. Их основным узлом является осветительная камера. В ней находятся источник энергии и твердое рабочее тело. Источником энергии служит мощная газоразрядная лампа-вспышка. В качестве рабочего тела используют стержень из неодимового стекла, рубина или алюмо-иттриевого граната, легированного неодимом или иттербием. По торцам стержня устанавливают два зеркала: отражающее и полупрозрачное. Лазерный луч, излучаемый рабочим телом, многократно отражается внутри него, усиливается в ходе отражений и выходит через полупрозрачное зеркало.

К твердотельному виду относятся и волоконные лазеры. В них излучение усиливается в стекловолокне, а источником энергии служит полупроводниковый лазер.

Так устроен твердотельный лазер

Для понимания механизма работы лазера можно рассмотреть установку с рабочим телом в виде стержня из граната, легированным неодимом. Ионы последнего и служат активными центрами. Поглощая излучение газоразрядной лампы, ионы переходят в возбужденное состояние, то есть у них появляется излишек энергии.

Ионы возвращаются в исходное состояние и отдают энергию в виде фотона – электромагнитного излучения или по-другому света. Фотон вызывает переход в обычное состояние других возбужденных ионов. В итоге процесс нарастает лавинообразно. Зеркала способствуют движению луча в определенном направлении. Многократно возвращая фотоны в рабочее тело при отражении, они способствуют образованию новых фотонов и усилению излучения. Его основные характеристики – малая расходимость луча и высокая концентрация энергии.

Газовые. В них рабочим телом является углекислый газ или его смесь с азотом и гелием. Газ прокачивается насосом через газоразрядную трубку. Он возбуждается с помощью электрических разрядов. Для усиления излучения устанавливают отражающее и полупрозрачное зеркало. В зависимости от особенностей конструкции такие лазеры бывают с продольной и поперечной прокачкой, а также щелевые.

Так устроен газовый лазер с продольной прокачкой

Газодинамические. Эти лазеры самые мощные. В них рабочим телом является углекислый газ, нагретый до 1 000–3 000 °К (726–2726 °С). Он возбуждается с помощью вспомогательного маломощного лазера. Газ со сверхзвуковой скоростью прокачивается через суженный посередине канал (сопло Лаваля), резко расширяется и охлаждается. В результате его атомы переходят из возбужденного в обычное состояние и газ становится источником излучения.

Схема работы газодинамического лазера

Преимущества и недостатки лазерной резки

Можно выделить следующие преимущества лазерной резки металлов:

Нет механического контакта с поверхностью разрезаемого металла. Это делает возможным работу с легкодеформируемыми или хрупкими материалами.
Можно разрезать металлы разной толщины. Сталь в пределах 0,2–30 мм, алюминиевые сплавы – 0,2–20 мм, медь и латунь – 0,2–15 мм.
Высокая скорость резки.
Возможность изготовления изделий с любой конфигурацией.
Чистые кромки разрезаемого металла и низкое количество отходов.
Высокая точность работы – до 0,1 мм.
Экономный расход листового металла за счет более плотной раскладки деталей на листе.

Недостатками лазерной резки считаются высокое энергопотребление, дорогое оборудование.

Назначение и критерии выбора лазерной резки

Лазерную резку используют для обработки не только металлов, но и резины, линолеума, фанеры, полипропилена, искусственного камня и даже стекла. Она востребована при изготовлении деталей для различных приборов, электротехнических устройств, сельскохозяйственных машин, судов и автомобилей. Такой способ раскроя материала используют для получения жетонов, трафаретов, указателей, табличек, декоративных элементов интерьера и многого другого.

Основной критерий выбора вида лазерной резки – тип обрабатываемого материала. Так, углекислотные лазеры подходят для резки, гравировки, сварки разных материалов – металла, резины, пластика, стекла.

Твердотельные волоконные установки оптимальны при раскрое латунных, медных, серебряных или алюминиевых листов, но не подходят для неметаллов.

Лазерная резка, что это такое и где применяется

Лазерная резка — это новый и эффективный способ раскроя и резки разных материалов. Который использует высокомощный лазер, воздействующий на заготовку при помощи высокой температуры. Изделия, сделанные этим способом, имеют высокое качество обработки без деформации. Процесс обработки осуществляется прожигом сфокусированным лучом на обрабатываемой заготовке. В процессе режущая головка не соприкасается с заготовленным объектом. Благодаря этому можно применять эту технологию не только с твердыми видами материалов, но и с более хрупкими (оргстекло, зеркальные и фольгированные пластики, акрил). Более того можно выполнять быстрый раскрой тонколистовой стали. Работа с применением числового программного управления, позволяет упростить процесс, и получать готовые изделия, не нуждающихся в дополнительной обработке.

Станки с ЧПУ используют при этих видах резки:

плазменная
фрезеровочная
лазерная
гидроабразивная

Все эти виды обладают как преимуществами, так и недостатками. Например, плазменная не пригодна для работы с органическими заготовками (кожа, фанера) и пластмассой, а гидроабразивная проигрывает лазерной в скорости.

В наше время технология резки лучом используется во многих отраслях производства. Она часто используется для создания небольших партий товара. Ведь при производстве продукции создается специальный шаблон, по которому возможно воссоздать идентичный процесс, что существенно экономит время. Станок ЧПУ с лазерной резкой имеют большое преимущество в сравнении с другими видами обработки поверхностей. С помощью этой технологии, возможно проводить работы со сталью любого качества и её сплавами, другими метилами (латунь, алюминий, медь).

Лазерный ЧПУ станок универсальный. Его применяют при обработке и гравировке оргстекла, ДСП, кожи, резины и т.д. Эти станки часто используют из-за множеств положительных качеств:

Возможность работы с хрупкими материалами, обусловленная отсутствием механического контакта;
Позволяет добиться небывалой при других вариантах точности – до 0,01 мм на листе толщиной 2,0 мм;
Низкая себестоимость за счет высокого качества, что позволяет исключить механическую обработку;
Минимальное количество отходов и экономный расход материала в процессе производства;
Предельно высокая детализация изображения, без образования заусениц, наплывов и прочих дефектов;
Высокая скорость реза за счет большой мощности излучения лазера;

Полностью исключен контакт с поверхностью;
Универсальность оборудования позволяет изготавливать детали практически по любым чертежам.

Все указанные преимущества наряду с высокой точностью результатов, отсутствием деформаций и другими особенностями технологии. Становятся причиной того, что эта технология широко применяется в промышленности и производстве. Это один из немногих методов, который позволяет работать с разными тонкими, горючими и мягкими материалами.

Принцип лазерной резки: технологии и используемое оборудование

Вопросы, рассмотренные в материале:

Каковы принципы лазерной резки
Какие лазеры работают по принципу лазерной резки
На что обратить внимание при выборе оборудования для лазерной резки

Основное назначение лазерной резки – раскрой листовых материалов, преимущественно металлов. Ее главное достоинство заключается в возможности изготовления деталей, имеющих сложные контуры. В этой статье мы расскажем о том, каков основной принцип лазерной резки.

Основной принцип лазерной резки

Лазерный луч (так называемый лазер) – это когерентное монохроматическое вынужденное излучение узкой направленности, инициатором которого в активной среде выступает внешний энергетический фактор (электрический, оптический, химический и т. д.). В основе этого физического явления лежит способность веществ излучать волны определенной длины.

Фотонное излучение происходит в момент столкновения атома с другим когерентным (идентичным) фотоном, который не поглощается в процессе. Фотоны, которые при этом становятся «лишними», и образуют лазерный луч.

Принцип лазерной резки заключается в том, что излучение оказывает тепловое воздействие на обрабатываемые материалы. В процессе обработки происходит нагревание металла до температуры плавления, а затем до температуры кипения, достигнув которой материал начинает испаряться. В связи с высокой энергозатратностью, такая обработка подходит для металлов небольшой толщины.

Работа с относительно толстыми листами выполняется при температуре плавления. Для облегчения процесса применяют подаваемый в зону обработки газ. Чаще всего пользуются азотом, гелием, аргоном, кислородом или воздухом. Задача газа заключается в удалении из области резки расплавленного материала и продуктов сгорания, поддержании горения металла и охлаждении прилегающих зон. Самым эффективным газом, используемым в процессе обработки, является кислород, позволяющий повысить скорость и глубину реза.

Благодаря высокой концентрации энергии лазерный луч проникает в материал обрабатываемой детали. За счет его воздействия в зоне резки происходит расплавление, испарение, воспламенение или другие процессы, меняющие структуру металла и вызывающие его исчезновение.

Лазерная резка схожа с обычной механической, но вместо режущего инструмента используется луч лазера, а также нет отходов, которые при механической обработке представляют собой металлическую стружку, а при работе с лазером они просто испаряются.

Срез металла при лазерной обработке очень тонкий, к тому же сама область реза очень мала (включая минимальную деформацию и температурную нагрузку на прилегающие зоны). Благодаря этим особенностям резка лазером является наиболее высококачественным способом обработки металлов. К тому же принцип лазерной резки позволяет использовать ее в работе практически с любыми материалами, независимо от конструкционных особенностей, формы и размера (включая бумагу, резину, полиэтилен и др., которые в силу мягкости или малой толщины не могут быть обработаны фрезой).

Прежде чем перейти к описанию принципа лазерной резки, поговорим об установках для работы с лазером, состоящих из трех основных частей:

Рабочей (активной) среды, создающей лазерное излучение.
Источника энергии (системы накачки), благодаря которому возникает электромагнитное излучение.
Оптического резонатора, представляющего собой систему зеркал, которые усиливают излучение.

Возникновение лазерного луча можно описать следующим образом – за счет источника энергии активная среда (к примеру, рубиновый кристалл) из внешней среды получает фотоны, имеющие определенной энергию. Проникая в активную среду, фотоны вырывают из ее атомов аналогичные частицы, однако сами в процессе не поглощаются.

Активная среда дополнительно насыщается за счет действия оптического резонатора (например, двух параллельно расположенных зеркал), благодаря чему имеющие одинаковую энергию фотоны многократно сталкиваются с атомами, тем самым порождая новые фотоны. Одно из зеркал оптического резонатора делают полупрозрачным, позволяющим пропускать фотоны в направлении оптической оси (в виде узконаправленного луча).

Лазерная резка металлов обладает следующими преимуществами:

Поскольку режущий элемент не вступает в механический контакт с разрезаемой поверхностью, возможно обрабатывать легкодеформируемые или хрупкие материалы.
Принцип лазерной резки позволяет работать с металлами, имеющими различную толщину. У стальных заготовок она может варьироваться от 0,2 до 30 мм, у алюминиевых сплавов – от 0,2 до 20 мм, у медных и латунных деталей – от 0,2 до 15 мм.
Лазерная резка отличается высокой скоростью.
Этот способ позволяет работать с заготовками, имеющими любую конфигурацию.
Благодаря лазерной резке детали имеют чистые кромки, а отходы практически отсутствуют.
Резка отличается высокой точностью – до 0,1 мм.
Плотная раскладка заготовок на листе обеспечивает более экономичный расход листового металла.

Этот способ обработки имеет и определенные недостатки, в первую очередь речь идет о высоком потреблении энергии, а также об использовании дорогостоящего оборудования.

Какие лазеры используют для резки

Линейка лазерных установок достаточно велика. В основе классификации обычно лежит вид активной среды (лазеры могут быть твердотельными, газовыми, полупроводниковыми), тип подачи энергии (импульсные установки или имеющие постоянную мощность), размеры оборудования, мощность излучения, назначение и т. п.

Выбирая подходящий вид лазерной резки следует исходить из типа материала, который необходимо обработать. При помощи углекислотных лазеров можно выполнять многочисленные операции (резку, гравировку, сварку) с различными материалами (металлами, резиной, пластиком, стеклом).

При необходимости раскроя листов латуни, меди, серебра, алюминия лучшим выбором станет твердотельная волоконная установка. С ее помощью обрабатывают только металлы.

В зависимости от типа рабочей среды существует следующая классификация лазеров:

Твердотельные.

Основной элемент твердотельных лазерных установок – осветительная камера, в которой расположены источник энергии и твердое рабочее тело. В качестве источника энергии выступает мощная газоразрядная лампа-вспышка. Рабочее тело представляет собой стержень, выполненный из неодимового стекла, рубина или алюмоиттриевого граната, легированный неодимом или иттербием.

С обоих торцов стержня размещены зеркала, одно из которых является отражающим, второе – полупрозрачным. Рабочее тело создает лазерный луч, который, многократно отражаясь и при этом усиливаясь, проходит сквозь полупрозрачное зеркало.

Рекомендовано к прочтению

Волоконные установки также входят в число твердотельных. В качестве источника энергии в таком оборудовании выступает полупроводник, а для усиления излучения используется стекловолокно.

Чтобы понять принцип лазерной резки и работы установки в целом, обратимся к оборудованию, в котором рабочая среда представлена гранатовым стержнем, в качестве легирующего материала выступает неодим. Ионы неодима играют роль активных центров. За счет поглощения излучения газоразрядной лампы они возбуждаются, то есть получают излишнюю энергию.

При возвращении ионов в первоначальное состояние происходит отдача ими фотонной энергии, т. е. электромагнитного излучения (света). За счет фотонов в обычное состояние переходят и другие возбужденные ионы. Этот процесс носит лавинообразный характер. Благодаря зеркалам лазерный луч движется в заданном направлении. Отражаясь, фотоны много раз возвращаются в рабочее тело и вызывают образование новых фотонов, усиливая тем самым излучение. Отличительными чертами луча являются его узкая направленность и значительная концентрация энергии.

В качестве рабочего тела таких установок выступает углекислый газ в чистом виде либо в смеси с азотом и гелием. Посредством насоса газ поступает в газоразрядную трубку. Для возбуждения используются электрические разряды. Усилению отражения также способствуют зеркала – отражающее и полупрозрачное. В соответствии с конструктивными особенностями установки могут иметь продольную и поперечную прокачку или быть щелевыми.

Газодинамические.

Газодинамические лазеры относятся к самым мощным установкам. В качестве активной среды в них выступает углекислый газ, температура которого варьируется от 1 000 до 3 000 К (+726…+2726 °С). Для возбуждения используют вспомогательный маломощный лазер. Проходя со сверхзвуковой скоростью сквозь сопло Лаваля (канал с сильным сужением посередине), газ подвергается резкому расширению и охлаждению. Атомы газа, возвращаясь в первоначальное состояние, активируют излучение.

Какие параметры нужно учитывать при лазерной резке металлов

Лазерная резка подходит для работы не только с металлами, но и с резиной, линолеумом, фанерой, полипропиленом, искусственным камнем и стеклом. Обработка лазером применяется в приборо-, судо- и автомобилестроении, для создания элементов электротехнических устройств, сельскохозяйственных машин. Используя принцип лазерного раскроя, изготавливают жетоны, трафареты, указатели, декоративные элементы интерьера и пр.

Принцип лазерной резки зависит от многих параметров. Необходимо учитывать, с какой скоростью выполняется обработка, лазер какой мощности при этом используется, какова его плотность, фокусное расстояние, также учету подлежат диаметр луча и состав излучения, а также марка и вид обрабатываемого материала. Например, скорость резки низкоуглеродистых сталей примерно на 30 % выше, чем при работе с нержавейкой. Снижению скорости практически в два раза способствует замена кислорода обычным воздухом. Лазер мощностью 1 кВт разрезает алюминий со скоростью примерно 12 м/с, титан – 9 м/с (при использовании кислорода в качестве активной среды).

Разберем принцип лазерной резки на следующем примере. За основу берем мощность лазера 1 кВт, в качестве активной среды выступает кислород, подаваемый в рабочую область под давлением 0,5 МПа, диаметр луча равен 0,2 мм.

Толщина заготовки, мм	Оптимальная скорость резки, м/с	Ширина реза, мм	Шероховатость кромок, мкм	Неперпендикулярность, мм
1	10-11	0,1–0,15	10–15	0,04–0,06
3	6-7	0,3–0,35	30–35	0,08–0,12
5	3-4	0,4–0,45	40–50	0,1–0,15
10	0,8–1,15	0,6–0,65	70–80

Еще одним преимуществом лазерной резки является ее точность, измеряемая в процентном отношении. В основе требований к названному параметру лежит толщина обрабатываемой заготовки, а также цели ее дальнейшего использования. При работе с металлическим профилем, толщина которого достигает 10 мм, погрешность варьируется от 0,1 до 0,5 мм.

На скорость резки влияет также теплопроводность обрабатываемого металла. Чем более высоким будет этот показатель, тем больше энергии необходимо для обработки, поскольку тепло из рабочей зоны будет отводиться более интенсивно. К примеру, лазер, мощность которого составляет 600 Вт, без труда справится с черными металлами или титаном. В то же время работа с медью и алюминием, отличающимися повышенной теплопроводностью, будет намного сложнее. Что касается усредненных показателей, разработанных для разных металлов, они являются следующими:

	Малоуглеродистая сталь			Инструментальная сталь	Нержавеющая сталь				Титан
Толщина, мм	1,0	1,2	2,2	3,0	1,0	1,3	2,5	3,2	0,6	1,0
Мощность лазера, Вт	100	400	850	400	100	400	400	400	250	600
Скорость резания, м/мин	1,6	4,6	1,8	1,7	0,94	4,6	1,27	1,15	0,2	1,5

Качество реза находится в прямой зависимости от принципа лазерной резки и выбранного режима работы. Характеристиками качества являются точность вырезанной заготовки, ширина реза, шероховатость и ровность поверхностей кромок, присутствие на них частиц оплавленного металла (грата), глубина реза. Однако основное значение имеют такие параметры, как скорость резки и толщина детали.

Преимущества и недостатки лазерной резки

Лазерная резка обладает неоспоримыми преимуществами.

Лазер позволяет работать с металлами различной толщины (медными – толщиной от 0,2 до 15 мм, алюминиевыми – от 0,2 до 20 мм, стальными – от 0,2 до 20 мм, из нержавейки – до 50 мм).

Поскольку режущий инструмент не контактирует с заготовкой, то можно обрабатывать хрупкие и легко деформирующиеся детали.

Принцип лазерной резки позволяет создавать детали различной конфигурации (особенно при использовании установок с компьютерным обеспечением). Достаточно загрузить в программу чертеж детали, и оборудование выполнит резку самостоятельно, при этом точность будет весьма высокой.

Лазерная резка позволяет работать с высокой скоростью. При необходимости изготовления малой партии деталей она позволит обойтись без таких процессов, как штамповка и литье.

Благодаря лазерной резке снижается себестоимость готовых деталей, а значит, и их конечная цена. Это обусловлено минимумом отходов и чистотой среза.

Процесс резки лазером является наиболее универсальным, позволяющим справляться со сложными задачами.

При этом лазерная резка обладает малым количеством недостатков, среди которых высокое потребление энергии. Именно поэтому такой способ обработки является самым дорогим. Впрочем, если сравнить обработку лазером со штамповкой, для которой требуется дополнительно изготовить оснастку, то использование первого будет более экономичным. Еще одним минусом является небольшая толщина разрезаемых деталей (максимум 20 мм).

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Лазерная резка: технологии, преимущества, виды оборудования

Изначально человек разделял металлические детали ручными инструментами. Это был медленный процесс, который требовал большого количества времени, сил. Рез часто получался неровным, детали браковались. С развитием технологического прогресса появились новые способы разделения металлических заготовок. Лазерная резка — современный метод обработки деталей из металла.

Лазерная резка

Технология

Технология лазерной резки металла подразумевает под собой процесс нагревания металла в определённом месте свыше его температуры плавления. Рабочий привод генерирует сфокусированный луч, которые проходит через систему линз, становится мощнее. Раскалённый пучок света попадает на поверхность детали, начинает расплавлять её. Передвигаясь по направляющим, рабочая головка делает рез заданного размера, формы.

Простые аппараты для разрезания металла не позволяют разделять детали большой толщины. Чтобы работать с листами большой толщины, необходимо выбирать установку, оборудованную подачей инертного газа. Он выдувает расплавленный металл наружу, чтобы не мешать процессу плавки.

Сфокусированный луч обладает некоторыми характеристиками:

Постоянством длины. Благодаря этому его легко сфокусировать на любой поверхности используя оптические линзы.
Низкий угол расходимости света луча. Это позволяет получить мощный направленный поток света на заданную точку.
Суммарная мощность излучения увеличивается благодаря когерентности.

При разрезании металла, материал может плавиться или испаряться. Это зависит от мощности оборудования.

Режимы

Резка лазером металлических заготовок зависит от следующих факторов:

диаметра луча;
мощности привода;
обработки материалов защитными составами;
количества линз, их расположения;
вида металла или сплава, который подвержен обработке;
толщины заготовки;
предварительной очистки металла от ржавчины, грязи.

Также на скорость разделения деталей влияет используемый инертный газ. Например, если заменять кислород обычным воздухом, производительность аппарата снизится вдвое.

От выбранного режима создания реза зависит его качество. Главные факторы, которые влияют на состояние готового реза — скорость движения рабочей головки, толщина детали. Раскрой по металлу желательно совершать не спеша, чтобы не испортить рез.

Виды лазерной резки

Лазерная резка листового металла выполняются с помощью специальных аппаратов разных видов. Оборудование состоит из следующих элементов:

Источника питания, который передаёт напряжение на рабочий привод.
Генератора, который создаёт направленный поток.
Ряда фокусирующих линз, которые усиливают, концентрируют излучение в одной точке.

Все элементы устанавливаются на рабочем столе с направляющими, шаговыми двигателями.

В зависимости от мощности выделяют три группы аппаратов:

Твердотельные — до 6 кВт. Установки, на которых закрепляется рубин или другой кристалл для создания направленного потока энергии. Работают импульсами или постоянным излучением.
Газовые — мощность от 6 до 20 кВт. Оборудование, для работы которого используют газовую смесь. Она нагревается под воздействием электрического тока.
Газодинамические — от 20 до 100 кВт. Аппарат, работающий на основе углекислого газа. Отличаются высокой мощностью, небольшим расходом энергии.

Выбор зависит от целей мастера. Чем толще листы нужно разрезать, тем мощнее оборудование нужно выбирать.

Лазерная резка листового металла

Преимущества и недостатки лазерной резки

У обработки материалов лазером есть ряд сильных и слабых сторон.

Преимущества:

Зависимо от мощности выбранного оборудования, можно разделять листы большой толщины.
Резка металла лазером выполняется без соприкосновения рабочей части с поверхностью изделия. Это исключает механические повреждения материала.
Высокая скорость проведения технологического процесса.
Если установка для лазерной резки комплектуется ЧПУ, можно добиться высоких показателей точности, производительности.
Выделение минимального количества отходов.
Возможность создавать резы разных размеров, формы.

Недостатки:

Установка расходует много электроэнергии.
Простые модели не могут разделять листы шириной свыше 20 мм.

Виды оборудования для лазерной резки

Резка металла лазером проводится с помощью специальных установок, которые бывают трех типов:

Твердотельные аппараты. Устройства для лазерной резки малой мощности. Состоят из рубинового стержня, лампы накачки. Модели могут работать импульсами или в постоянном режиме.
Газовое оборудование. Газ нагревается до высоких температур под воздействием электрического тока. Раскалённые частицы испускают свет, который фокусируется линзами на рабочую поверхность.
Газодинамические установки. Газ нагревается до критических температур — свыше 3-х тысяч градусов. Далее раскалённый газ пропускается на высокой скорости через сопло, проходит процесс охлаждения. Высокая мощность таких аппаратов делает их нерентабельными при редком использовании.

Оборудование для лазерной резки

Как сделать лазерный резак в гараже

Лазерная резка стали проводится на покупных и самодельных устройствах. Если нет возможности купить станок, можно изготовить его самостоятельно. Для этого нужно подготовить материалы, инструменты:

мощный фонарик на батарейках;
лазерную указку;
привод из DVD-ROM;
паяльник, отвертки.

Пошаговая инструкция сборки лазерного резака:

Изначально необходимо разобрать дисковод, чтобы вытащить рабочую головку. Делать это нужно аккуратно, чтобы не повредить линзу.
Вытащить диод из указки. На его место припаять рабочую часть из дисковода.
Внутренности указки нужно вытащить, чтобы собрать для них новый корпус. Закрепить все элементы в корпус фонарика. Убрать защитное стекло, запитать устройство батарейками.

Дополнительно можно укрепить корпус скотчем, клеем.

Усиление самодельной установки

Мастера экспериментируют с набором линз, чтобы усилить мощность луча. Дополнительно можно запитать его от подзарядки для аккумуляторных батареек. Чтобы удобнее было проводить технологические процессы, собирается конструкция, удерживающая самодельную установку. Она устанавливается над рабочим столом на направляющих.

Лазерная резка представляет собой современный технологический процесс, который позволяет разделять металлические листы разной толщины. Зависимо от размеров обрабатываемых заготовок нужно выбирать мощность привода.

Лазерная резка. Принцип работы. Вопросы и ответы

Современная техника и оборудование, которое используется при работе с металлом – это высокоэффективные и мощные устройства, позволяющие обрабатывать материал быстро и с высокой точностью. Одним из наиболее эффективных способов считается лазерная обработка металла, при которой необходимы оборудование и специальные навыки.

Известно много особенностей работы с лазерным оборудованием. А чтобы понять суть этого метода обработки, стоит разобраться в принципах работы лазерной установки для резки заготовок из металла.

Резка металла лазером: особенности метода

На производствах и в мастерских применяют различные способы раскроя из листового металла заготовок с определенными параметрами. Наиболее точный и предпочтительный способ – это применение лазерной установки.

Сам по себе метод резки – это, по сути, раскрой из листового металла заготовки необходимой формы и в определенном количестве. Известны различные методы, которые позволяют получить определенные заготовки из листов металла. Но многие из них (например, ручные станки или ножницы по металлу) не гарантируют достаточной точности.

Если есть потребность обработать листовой металл, а при этом важна точность, то может помочь только лазерная установка. Лазерная резка – это способ раскроя металлического листа определенной толщины при использовании лазера высокой мощности.

Процесс разделения происходит за счет сфокусированного лазерного пучка на конкретную область металла. В месте контакта температура материала повышается до температуры плавления. Области вокруг не меняют свой температурный показатель, что позволяет не деформироваться краю заготовки. Линия разреза получается точной и достаточно тонкой, что позволяет сэкономить на расходном материале.

Основной принцип работы лазера для резки – это прожиг металлического листа высокотемпературным и точно сконцентрированным лучом. Расплавленный металл с обработанного участка удаляется направленным потоком воздуха или произвольно стекает.

В чем основные преимущества метода?

Лазерная обработка материалов имеет ряд преимуществ, которые выражены в следующем:

нет прямого механического контакта с обрабатываемым материалом, а значит это дает возможность работать с хрупкими материалами;
под действием направленного луча происходит плавление даже очень твердых металлов;
высокая скорость обработки металла;
возможность организации скоростной и непрерывной резки, что увеличивает производительность;
процесс полностью автоматизированный, что практически полностью исключает вероятность воздействия человеческого фактора.

Существенные минусы в работе

Если есть преимущества, то, соответственно, есть и недостатки. Технология лазерной резки металла – не исключение, и в этом аспекте можно отметить следующие минусы:

Достаточно большое потребление электроэнергии.
Высокая стоимость самой лазерной установки.
При ошибке в настройках есть вероятность порчи обрабатываемого материала.
Высокотемпературный лазер опасен для человека.

Использование лазерного оборудования – это высокая производительность. Но по карману такое устройство только крупным производствам. Поэтому сегодня очень популярна услуга осуществления изготовления конкретных заготовок под заказ в специализированных мастерских.

Ваши вопросы – наши ответы

У простого обывателя или того, кто впервые сталкивается с таким видом обработки металла, может возникнуть масса вопросов. Мы сформулировали наиболее актуальные вопросы об особенностях применения и возможностях лазерной резки и ответили на них:

1. Что такое лазер, которым режут металл?

Лазер – это сфокусированный пучок огромной оптической энергии. За счет концентрирования высокой тепловой энергии материал, на который направляется лазер, просто испаряется или стекает по направлению, противоположному к самому лучу.

2. Какие бывают виды лазерных установок?

Есть некоторая градация типов лазерных установок, которые применяются на производствах:

газовые;
твердотельные;
волоконные;
полупроводниковые.

Но такие установки для резки – это основные аппараты. Существуют и другие устройства, которые используют иные принципы воздействия на обрабатываемый металл лазером. В основном такое оборудование изготавливается на специальных производствах. Но некоторые установки можно изготовить дома (например, газовую лазерную установку). Также все аппараты отличаются по стоимости использования и сложности управления.

3. Что можно резать лазером?

При помощи резки лазером в принципе можно разрезать любой материал. Однако все зависит от типа установки, параметров настройки и свойств самого обрабатываемого материала. Граничный показатель (за основу берется листовая сталь) – листовой материал толщиной до 35 мм. Поэтому разумно предположить, что единственным существенным ограничением для лазера является толщина обрабатываемого материала.

Здесь в основном рассматривается резка лазером металла. Но стоит сказать, что металлическими листами все не ограничивается, лазеру под силу резать дерево, пластик, акрил и многое другое. При этом резка получается точной и быстрой, без необходимости дополнительной обработки.

4. Что не под силу разрезать лазеру?

Сфокусированный высокотемпературный лазер – это мощный инструмент. Однако и для такого оборудования есть свои «крепкие орешки» – это любые материалы с оптическим эффектом. Ярким примером является медь (к сплавам на основе этого металла это свойство не относится).

Медные, даже очень тонкие листы, лазер не в состоянии разрезать, потому что луч отражается от поверхности. При отражении тепловая энергия направляется на линзу аппарата, что становится причиной ее поломки.

Есть некоторые трудности и с резкой стекла – луч лазера проходит сквозь прозрачную поверхность. Это не относится к резке оргстекла, которое лазером режется очень просто.

5. Какой ширины разрез образовывается от лазера?

Ширина разреза лазером – это минимальное значение разреза, который можно сделать в материале. Этот показатель составляет 250 микрометров. Это и считается основной причиной экономного размещения отдельных элементов на одном листе.

6. Что из себя представляет лазерная установка?

Оборудование для лазерной резки металла по факту является столом, который служит рабочей площадкой, с движимой определенным образом лазерной головкой. На столе размещается лист обрабатываемого материала. Сама лазерная головка движется по двум осям – абсцисс и ординат. Характер движения загружается в специальный программный продукт, а также устанавливаются определенные настройки самого лазера.

7. Как справляется лазер с необходимостью резки нестандартных форм и заготовок?

Лазеру, при правильном обращении с программой, под силу изготовить заготовку любой сложности. От геометрически ровного разреза до сложных узоров – все это можно сделать при помощи лазера.

Этот факт стал главной причиной популярности такого оборудования. Лазерные установки широко используются в разных сферах, так как позволяют проделать необходимую работу эффективнее, точнее и быстрее, чем альтернативные способы обработки.

8. Остаются ли следы на заготовке, если ее резали лазером?

Резка лазером – это высокотехнологичный процесс, при котором воздействие на конкретную область среза – минимальное. За счет того, что обработка лазером происходит очень быстро, материал по обе стороны среза не успевает накалиться. Это позволяет не оставлять видимых следов по кромке изделия.

Однако лазер используется и при гравировке металла (и прочих материалов). В этом случае видимые следы, которые выполняют декоративную или функциональную задачу, являются частью технологии.

Это наиболее распространенные вопросы, которые возникают относительно лазерной обработки металлов и прочих материалов. Они позволят человеку, который не сталкивался с подобным оборудованием, понять принцип его работы и узнать некоторые его особенности. Относительно самого процесса работы, особенностей управления и так далее – это компетенция исключительно профессионалов. Но вы всегда можете обратиться в специализированный сервис, где обязательно получите подробную консультацию относительно данного вопроса, а также заказать изготовление вашего индивидуального заказа.

Чем делают лазерную резку по дереву и металлу

Вопросы, рассмотренные в материале:

Чем делают лазерную резку
Чем делают лазерную резку по дереву
О лазерной резке по металлу
Преимущества лазерной резки по металлу
8 ошибок при работе на домашнем станке для лазерной резки

Чем делают лазерную резку? Как понятно из самого вопроса, конечно же, лазером. Этот метод раскроя различных материалов необычайно эффективен. Для него применяется мощный лазер, который легко разрезает заготовку под воздействием высокой температуры.

Благодаря отсутствию контакта между заготовкой и режущей головкой получаемая кромка не имеет дефектов. Такое качество обработки без деформации позволяет применять эту технологию не только с металлами, но и с более хрупкими материалами, например, оргстеклом, пластиком, акрилом и т. п. Не менее эффективна лазерная резка и при работе с тонколистовой сталью.

Очевидно, что для раскроя материалов различной плотности необходимы особые настройки станка для лазерной резки, которые помогут предотвратить брак. О тонкостях лазерной резки поговорим в этой статье.

Чем делают лазерную резку

Различные виды лазерной резки выполняются при помощи специальных резаков, широкая линейка которых предлагается современными изготовителями. Механические станки с небольшой производительностью уступают место мощному многокоординатному оборудованию. Мощность выбирается в зависимости от специфики конкретного производства. Новейшие аппараты позволяют обрабатывать различные виды металлов, при этом погрешность резки будет не более 0,005 мм.

Конструкция любых лазерных аппаратов включает в себя:

источник энергии;
рабочий орган, вырабатывающий энергию;
элементы, усиливающие излучение рабочего органа (оптоусилитель, оптоволоконный лазер, система зеркал).

Лазерный луч точечно нагревает и расплавляет материал, более длительное воздействие луча приводит к его испарению. Полученный шов имеет неровный край, материал, испаряясь, оседает на оптике, сокращая срок ее работы.

Ровные тонкие швы получают за счет применения инертных газов или сжатого воздуха, которые выдувают продукты плавления из обрабатываемой области.

Рекомендовано к прочтению

Современные промышленные установки, посредством которых выполняют лазерную резку различных материалов, благодаря своим техническим характеристикам обеспечивают хороший показатель углублений. Более простые модели для бытового применения разрезают металлы толщиной не более 1–3 см. Такого показателя достаточно для изготовления, к примеру, декоративных элементов для ворот или заборов.

В соответствии с используемой технологией, аппараты для лазерной резки делятся на три разновидности:

Твердотельные.
В качестве рабочего тела в них выступает полупроводниковый кристалл. Преимущества станков заключаются в компактности, удобстве применения, доступной стоимости маломощных резаков.
Волоконные.
Рабочим телом в них является стекловолокно. Достоинства заключаются в высоком КПД (до 40 %), длительном сроке эксплуатации, компактности резаков. Из-за небольшого выделения тепла в процессе резки, не требуется системы охлаждения. Производители выпускают модульное оборудование, в котором соединена мощность нескольких лазерных головок. Для передачи излучения используется гибкое оптоволокно. Такие аппараты обладают более высокой производительностью и, как следствие, более высокой стоимостью.
Газовые.
Относительно недорогие, мощные аппараты, в основе функционирования которых лежит использование химических свойств газа (азота, углекислого газа, гелия). Такое оборудование позволяет работать с различными материалами, в том числе стеклом, резиной, полимерами, высокотеплопроводными металлами.

Чем делают лазерную резку по дереву

Разбираясь, чем делают лазерную резку по дереву, следует иметь в виду, что такой способ обработки позволяет существенно снизить затраты за счет высокотехнологичного метода работы. Заготовку размещают на станке и лазерным лучом выжигают на ней нужное изображение. Для процесса характерно отсутствие производственных отходов, долговечность полученной гравировки.

Работа с разными породами дерева обладает некоторыми особенностями, включая определенную температуру используемого лазера. Следует учитывать, что под воздействием тепла заготовка может изменить цвет. Мощные лучи лазерного резака могут справиться с деревянными заготовками независимо от их толщины.

Лазерный способ работы с деревом пользуется все большим спросом. Такая резка имеет больше преимуществ по сравнению с обработкой ручным или электрическим лобзиком.

Лазерная резка обладает следующими достоинствами:

высокой скоростью резки;
возможностью создания оригинальных привлекательных изделий;
невысокой стоимостью работы при обращении к специалистам;
высокой точностью резки;
малой шириной разреза – диаметр лазерного луча может составляет 0,01 мм;
универсальностью оснащения;
возможностью создания множества разнообразных рисунков и гравировок.

В процессе обработки резка деревянных заготовок происходит под воздействием мощного лазерного луча.

Выбирая, чем делать лазерную резку по фанере или дереву, учтите, что этот способ обработки позволяет получать безупречно гладкие кромки, а значит, подходит для создания мелких ажурных элементов. Однако под действием высокой температуры луча кромки реза обугливаются и, соответственно, имеют более темный цвет.

Чтобы справиться с этим недостатком, ряд лазерных аппаратов оснащают системой сдува и проветривания, удаляющей продукты сгорания материала.

Лазерное излучение создается при помощи трубки с газом и смесью, состоящей из азота, гелия и углекислого газа. Монохромное излучение за счет зеркал передается на обрабатываемую заготовку. Минимальная необходимая для работы лазерной установки мощность составляет 20 Вт, однако выпускается и менее мощное оборудование.

Лазерная резка подходит для изготовления:

фанерных заготовок и трафаретов;
конструкторов и пазлов;
печатей и штампов;
уличных указателей и вывесок;
открыток;
сувенирных предметов с гравировкой;
декоративных элементов с резными узорами;
декораций и ширм;
макетов архитектурно-строительных проектов и др.

Принцип работы и возможности лазерной резки по металлу

Конструкция автоматизированного лазерного станка для обработки металлов состоит из:

лазера с источником питания;
системы управления;
контура, передающего луч в зону резки.

Принцип действия лазерного излучения схож с принципом работы плазменной дуги или пламенем газовой горелки, но со значительно большей мощностью, достигающей 5 000 Вт.

Сложностей с управлением лазерным оборудованием не возникает. Обрабатываемую заготовку закрепляют на рабочем столе. В блок управления станка заносят данные будущей детали (длину, ширину), указывают тип и толщину листа металла. Фокус калибруется автоматически, так же подбирается расстояние от резака до обрабатываемой поверхности, контролируется температура луча. При необходимости использования при резке вспомогательных газов баллоны с ними подключаются к станку посредством патрубков с клапанами. Для защиты персонала от частиц металла используется специальный кожух.

Прежде чем перейти к тому, чем делают лазерную резку, следует определиться с тем, какие металлы можно обрабатывать таким способом:

Обычная сталь.

Лазерная резка обычной стали возможна при толщине металла не более 20 мм.

Нержавеющая сталь.

Резку нержавеющей стали можно выполнять при максимальной толщине металла, равной 16 мм. Работа с более толстыми листами повышает вероятность появления облоя и усложняет его удаление. Резать можно исключительно в расплавном режиме, учитывая, что края разреза будут шершавыми и с трудноудаляемыми продуктами плавления материала.

Из-за высокой сопротивляемости материала толщина латунных листов, подвергаемых лазерной резке, должна быть максимум 12 мм. В процессе обработки появляется облой, однако он легко удаляется.

Сплав алюминия.

Заготовки из алюминиевых сплавов должны быть не толще 10 мм. При лазерной резке не избежать образования облоя.

Выбирая, чем делать лазерную резку, следует иметь в виду, что различные металлы обрабатываются разными типами лазера.

Важно помнить, что не делают лазерную резку заготовок из вольфрама, титана, латуни, молибдена, оксидированного алюминия. Высокая прочность перечисленных металлов способна вывести из строя оборудование для резки.

Преимущества лазерной резки металла

Достоинствами лазерной резки металлов являются:

отсутствие механического воздействия на обрабатываемую деталь, что позволяет работать с материалами, которые в процессе обычной резки деформируются или повреждаются;
возможность работы с различными видами металлов, включая алюминиевые сплавы и разные виды стали;
отсутствие в большинстве случаев облоя либо же простота его удаления с поверхности металла;
возможность применения для резки металлов с высокой теплопроводностью, что обусловлено тем, что заготовки в процессе обработки не нагреваются;
автоматизация раскроя материалов, минимальная погрешность резки (около 0,1 мм), практически полное отсутствие отходов, благодаря чему снижается себестоимость производства;
высокая производительность лазерной резки, что позволяет существенно сократить время, необходимое для обработки заготовок;
отсутствие необходимости в приобретении дорогостоящих молдов или пресс-форм;
универсальность оборудования, позволяющая при помощи лазерной резки создавать различные детали;
с помощью оборудования можно не только делать лазерную резку фанеры или металлов, но и фрезеровать заготовки, высверливать в них отверстия требуемого диаметра и глубины.

Помимо достоинств, лазерная резка металлов имеет и определенные недостатки, среди которых:

максимальная толщина листового металла, подвергаемого резке лазером, не должна превышать 40 мм, его размеры не должны быть больше 1 500х3 000 мм;
лазерная резка является достаточно дорогостоящим способом обработки металлов;
невозможность создания внутренней резьбы деталей;
необходимость настройки лазерной аппаратуры перед каждой резкой.

8 ошибок при работе на домашнем станке для лазерной резки

Некоторые умельцы предлагают схемы и станки, с помощью которых можно делать лазерную резку в домашних условиях, утверждая при этом, что такой способ обработки не представляет никаких сложностей и доступен даже новичкам.

Однако, помимо опасности, подстерегающей в процессе создания такого оборудования в домашних условиях, его дальнейшее использование при отсутствии необходимых познаний чревато причинением вреда здоровью пользователя:

Несоблюдение техники безопасности.
Если делать лазерную резку на самодельном оборудовании или в домашних условиях, не соблюдая при этом технику безопасности, велика вероятность травмирования, ожогов кожи, глаз или легких, поломок аппаратуры или комплектующих, пожаров.

Прежде чем приступать к лазерной резке следует проверить такие параметры оборудования, как заземление, вытяжку, стабилизатор, а также проконтролировать, правильно ли выбраны материалы для резки. Так, заготовки из ПВХ нельзя обрабатывать лазером.

Категорически запрещается оставлять работающее оборудование, которым делают лазерную резку, без присмотра. Подобное нарушение требований безопасности является причиной 95 % пожаров, которые можно потушить в первые минуты после возгорания.

Кроме того, не следует забывать про траекторию движения лазерного луча и делать резку с закрытой крышкой станка.
Отсутствие компрессора.
Компрессор необходим для охлаждения линзы и выдувания продуктов горения из зоны обработки. Большая мощность подачи воздуха обеспечивает получение более чистого и качественного реза. При отсутствии компрессора продукты плавления оседают на линзе, нагреваясь за счет луча. Перегревшаяся линза лопается и выходит из строя.
Работа без системы охлаждения.
Делать лазерную резку необходимо на оборудовании, оснащенном системой охлаждения. В случае перегрева трубки, на ней образуются микротрещины, что приводит сначала к потере мощности станка, а затем и к выходу его из строя.

Некоторые приспосабливают для охлаждения оборудования пивные охладители, кулеры от девятки, вентиляторы и т. п., однако очень важно, чтобы в таком самодельном охладителе не оказалось мусора. Поскольку, оседая на трубке, частички пыли, металла и др., отрицательно сказываются на его работоспособности, становясь причиной преждевременного выхода из строя.

Прежде чем начать делать лазерную резку, важно проверить, работает ли система охлаждения.
Неправильная настройка фокусного расстояния.
В случае неправильной настройки фокусного расстояния до обрабатываемой поверхности, оборудование теряет мощность, линия реза имеет косой торец, рисунок получается нечетким. Для настройки поднимают и опускают сопло лазерной установки.
Плохо закрепленная линза.
Возможны ситуации, когда мастер извлекает из прибора линзу и после очистки вставляет ее обратно, не закрепив при этом должным образом. В этом случае во время работы линза трясется, а линия реза получается неровной.
Работа без оптимизации реза.
Оптимизация приоритетов обработки предполагает определение последовательности получаемых линий. Например, при необходимости вырезания рисунка внутри квадрата, в первую очередь создается рисунок, после него квадратная рамка. В противном случае существует риск расхождения рисунка с макетом.
Неправильные параметры резки.
Эти параметры включают в себя мощность, скорость, ускорение и длину шага в процессе гравировки. Если выбрать их неправильно, возможны недорезка или пережог заготовки.
Работа в чистовую.
Готовая деталь должна быть качественной, поэтому следует предусмотреть дополнительный расход материала на пробный образец. В целом запас материала на брак должен составлять около 10–15 % от общего объема.

Во избежание проблем, связанных с обработкой заготовок на самодельном лазерном станке, стоит довериться профессионалам.

Делают лазерную резку деталей в тех случаях, когда нужна высокая точность при обработке, фрезеровка или гравировка. Независимо от используемого оборудования (твердотельного, газового, волоконного), работа практически полностью автоматизирована. Достоинствами технологии являются ровная аккуратная поверхность разреза, отсутствие облоя или его минимум, малая погрешность обработки, высокая производительность.

Преимущества лазерной обработки перекрывают ее недостатки, основным из которых является высокая стоимость работ. Если выбор стоит между лазерной и плазменной резкой, исходить следует из общей и часовой стоимости использования оборудования, толщины обрабатываемых заготовок.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

Лазерная резка — это… Что такое Лазерная резка?

Лазерная резка листа стали.

Технология резки и раскроя материалов, использующая лазер высокой мощности и обычно применяемая на промышленных производственных линиях. Сфокусированный лазерный луч, обычно управляемый компьютером, обеспечивает высокую концентрацию энергии и позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств. В процессе резки, под воздействием лазерного луча материал разрезаемого участка плавится, возгорается, испаряется или выдувается струей газа. При этом можно получить узкие резы с минимальной зоной термического влияния. Лазерная резка отличается отсутствием механического воздействия на обрабатываемый материал, возникают минимальные деформации, как временные в процессе резки, так и остаточные после полного остывания. Вследствие этого лазерную резку, даже легкодеформируемых и нежестких заготовок и деталей, можно осуществлять с высокой степенью точности. Благодаря большой мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса в сочетании с высоким качеством поверхностей реза. Легкое и сравнительно простое управление лазерным излучением позволяет осуществлять лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных деталей и заготовок с высокой степенью автоматизации процесса.

Процесс

Для лазерной резки металлов применяют технологические установки на основе твердотельных, волоконных лазеров и газовых CO2-лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах излучения. Промышленное применение газолазерной резки с каждым годом увеличивается, но этот процесс не может полностью заменить традиционные способы разделения металлов. В сопоставлении со многими из применяемых на производстве установок стоимость лазерного оборудования для резки ещё достаточно высока, хотя в последнее время наметилась тенденция к её снижению. В связи с этим процесс лазерной резки становится эффективным только при условии обоснованного и разумного выбора области применения, когда использование традиционных способов трудоемко или вообще невозможно.

Лазерная резка осуществляется путём сквозного прожига листовых металлов лучом лазера. Такая технология имеет ряд очевидных преимуществ перед многими другими способами раскроя:

Отсутствие механического контакта позволяет обрабатывать хрупкие и деформирующиеся материалы;

Обработке поддаются материалы из твердых сплавов;

Возможна высокоскоростная резка тонколистовой стали;

При выпуске небольших партий продукции целесообразнее провести лазерный раскрой материала, чем изготавливать для этого дорогостоящие пресс-формы или формы для литья;

Для автоматического раскроя материала достаточно подготовить файл рисунка в любой чертежной программе и перенести файл на компьютер установки, которая выдержит погрешности в очень малых величинах;

Обрабатываемые материалы

Для лазерной резки подходит любая сталь любого состояния, алюминий и его сплавы и другие цветные металлы. Обычно применяют листы из таких металлов:

Для разных материалов применяют различные типы лазеров.

Охлаждение

Лазер и его оптика (включая фокусирующие линзы) нуждаются в охлаждении. В зависимости от размеров и конфигурации установки, избыток тепла может быть отведен теплоносителем или воздушным обдувом. Вода, часто применяемая в качестве теплоносителя обычно циркулирует через теплообменник или холодильную установку.

Энергопотребление

Эффективность промышленных лазеров может варьироваться от 5% до 15%. Энергопотребление и эффективность будут зависеть от выходной мощности лазера, его рабочих параметров и того, насколько хорошо лазер подходит для конкретной работы. Величина необходимой затрачиваемой мощности, необходимой для резки, зависит от типа материала, его толщины, среды обработки, скорости обработки.

См. также

Литература

С. А. Астапчик, В. С. Голубев, А. Г. Маклаков Лазерные технологии в машиностроении и металлообработке. — Белорусская наука. — ISBN 978-985-08-0920-9
Черпаков Б.И., Альперович Т.А. Металлорежущие станки. — ISBN 5-7695-1141-9
Colin E. Webb, Julian D.C. Jones Handbook Of Laser Technology And Applications (Справочник по лазерным технологиям и их применению) book 1. — IOP. — ISBN 0-7503-0960-1
Colin E. Webb, Julian D.C. Jones Handbook Of Laser Technology And Applications (Справочник по лазерным технологиям и их применению) book 2. — IOP. — ISBN 0-7503-0963-6
Steen Wlliam M. Laser Material Processing. — 2nd edition. — Great Britain: Springer-Verlag. — ISBN 3-540-76174-8

Ссылки

Что такое лазерная резка? — Подробное руководство по процессу

Лазерная резка — это процесс, в котором лазер используется для резки различных материалов как для промышленных, так и для более художественных целей, таких как травление.

Эта статья — одна из серии часто задаваемых вопросов TWI.

Как работает лазерная резка?

Для лазерной резки используется мощный лазер, направляемый через оптику и числовое программное управление (ЧПУ) для направления луча или материала.Обычно в процессе используется система управления движением, чтобы следовать ЧПУ или G-коду шаблона, который должен быть вырезан на материале. Сфокусированный лазерный луч горит, плавится, испаряется или уносится струей газа, оставляя кромку с высококачественной обработанной поверхностью.

Лазерный луч создается за счет стимуляции генерирующих материалов с помощью электрических разрядов или ламп внутри закрытого контейнера. Материал генерации усиливается за счет внутреннего отражения через частичное зеркало до тех пор, пока его энергия не станет достаточной для выхода в виде потока когерентного монохроматического света.Этот свет фокусируется в рабочей зоне с помощью зеркал или волоконной оптики, которые направляют луч через линзу, которая усиливает его.

В самом узком месте лазерный луч обычно имеет диаметр менее 0,0125 дюйма (0,32 мм), но в зависимости от толщины материала возможна ширина пропила до 0,004 дюйма (0,10 мм).

Там, где процесс лазерной резки должен начинаться где угодно, кроме края материала, используется процесс прошивки, при котором импульсный лазер высокой мощности проделывает отверстие в материале, например, за 5-15 секунд, чтобы прожечь 0.Лист нержавеющей стали толщиной 5 дюймов (13 мм).

Виды лазерной резки

Этот процесс можно разбить на три основных метода — лазер CO ₂ (для резки, расточки и гравировки), а также неодимовый (Nd) и неодимовый (Nd) и неодимовый иттрий-алюминиево-гранатовый (Nd: YAG), которые идентичны по стилю. , причем Nd используется для сверления с высокой энергией и малым числом повторений, а Nd: YAG используется для сверления и гравировки с очень большой мощностью.

Для сварки можно использовать все типы лазеров.

CO _{2 Лазеры} включают прохождение тока через газовую смесь (возбуждение постоянным током) или, что более популярно в наши дни, использование более новой техники радиочастотной энергии (возбуждение RF).В радиочастотном методе используются внешние электроды, что позволяет избежать проблем, связанных с эрозией электродов и осаждением электродного материала на стеклянной посуде и оптике, которые могут возникать при постоянном токе, в котором используется электрод внутри полости.

Еще одним фактором, который может повлиять на работу лазера, является тип потока газа. Общие варианты лазера CO ₂ включают быстрый осевой поток, медленный осевой поток, поперечный поток и пластину. В быстром осевом потоке используется смесь углекислого газа, гелия и азота, циркулирующая с высокой скоростью с помощью турбины или нагнетателя.В лазерах с поперечным потоком используется простой вентилятор для циркуляции газовой смеси с более низкой скоростью, в то время как пластинчатые или диффузионные резонаторы используют статическое газовое поле, которое не требует создания давления или стеклянной посуды.

В зависимости от размера и конфигурации системы для охлаждения лазерного генератора и внешней оптики также используются различные методы. Отработанное тепло может передаваться непосредственно воздуху, но обычно используется хладагент. Вода — это часто используемый хладагент, часто циркулирующий через систему теплопередачи или охладителя.

Одним из примеров лазерной обработки с водяным охлаждением является лазерная микроструйная система, которая связывает импульсный лазерный луч со струей воды низкого давления для направления луча так же, как оптическое волокно. Вода также дает преимущество в удалении мусора и охлаждении материала, в то время как другие преимущества перед «сухой» лазерной резкой включают высокую скорость нарезки кубиками, параллельный пропил и резку во всех направлениях.

Волоконные лазеры также набирают популярность в металлообрабатывающей промышленности. В этой технологии используется твердая усиливающая среда, а не жидкость или газ.Лазер усилен в стекловолокне, чтобы получить гораздо меньший размер пятна, чем это достигается с помощью методов CO ₂, что делает его идеальным для резки отражающих металлов.

Руководство для инженера по лазерной резке> ENGINEERING.com

Если вас попросили назвать важное событие 1967 года, есть множество очевидных ответов.

В 1967 году было «Лето любви», подтверждение Тергуда Маршалла в Верховном суде и — если вы хоккейный фанат — это был последний раз, когда «Торонто Мэйпл Лифс» выиграли Кубок Стэнли. В 1967 году не было недостатка в технических новостях, включая катастрофу Аполлона-1, первый запуск ракеты Сатурн V и дебют Конкорда.

Вот еще одно событие 1967 года, которое, возможно, было столь же важным, но не получило столько внимания прессы: Питер Хоулдкрофт, тогдашний заместитель научного директора Института сварки в Кембридже, Великобритания, начал свои эксперименты с использованием газа, поддерживающего кислород, для резки 1 мм. толстый стальной лист с лазером CO ₂ мощностью 300 Вт.

Это положило начало использованию лазеров для промышленной обработки материалов. Теперь, 50 лет спустя, станки для лазерной резки составляют самый большой сегмент рынка станков для резки металла, который также включает плазменную, гидроабразивную и механическую резку.

Что такое лазерная резка?

Проще говоря, лазерный резак с ЧПУ использует когерентный луч света для резки материала, чаще всего листового металла, а также дерева, алмаза, стекла, пластика и кремния.

(Изображение любезно предоставлено AMADA.)

Вначале луч направлялся через линзу через зеркала, но в наши дни гораздо более распространена волоконная оптика. Линза фокусирует луч в рабочей зоне для сжигания, плавления или испарения материала. Точный процесс, которому подвергается материал, зависит от типа лазерной резки.

В общих чертах, лазерную резку можно разделить на два типа: лазерная резка плавлением и абляционная лазерная резка. Лазерная резка плавлением включает плавление материала в колонне и использование потока газа под высоким давлением для срезания расплавленного материала, оставляя открытый пропил. Напротив, абляционная лазерная резка удаляет материал слой за слоем с помощью импульсного лазера — это похоже на долбление, только светом и в микроскопическом масштабе. Обычно это означает испарение материала, а не его плавление.

Два других ключевых фактора отличают лазерную резку плавлением от абляционной лазерной резки.

Во-первых, абляционная лазерная резка может использоваться для частичных надрезов в материале, тогда как лазерная резка плавлением может использоваться только для прорезания всего материала. Это связано с тем, что резка плавлением работает с лазерами либо в непрерывных волнах, либо со значительно более длинными импульсами, чем абляционная резка (микро- или миллисекунды против наносекунд), что приводит к проникновению ванны расплава на всю глубину металла.Этот расплавленный материал должен быть срезан потоком газа, иначе он может остаться в пропиле и сваривать срезанные кромки при охлаждении.

Второй и более важный фактор, который отличает эти два типа лазерной резки, — это скорость. «При резке листового металла, составляющей основную часть индустрии резки, вы в основном режете материал толщиной от 0,5 до 12 мм, — сказал Рузбех Саррафи, старший научный сотрудник
IPG Photonics. «При нынешнем состоянии лазерных технологий лазерная резка плавлением выполняется намного быстрее для таких установок.Абляционная резка сейчас занимает больше времени ».

(Изображение любезно предоставлено IPG Photonics.)

Учитывая доминирующее положение в отрасли резки листового металла, эта статья посвящена лазерной резке плавлением. Если вы хотите узнать больше об абляционной лазерной резке, прочтите эту статью о производстве в микронном масштабе.

Волоконные лазеры и CO ₂

Двумя наиболее распространенными типами станков для лазерной резки являются волоконный лазер и CO ₂.

CO ₂ лазеры используют электромагнитно-стимулированный газ — обычно смесь углекислого газа, азота, а иногда и водорода, ксенона или гелия — в качестве активной лазерной среды.Напротив, в волоконных лазерах, которые являются разновидностью твердотельных лазеров, используется оптическое волокно, легированное редкоземельными элементами, такими как эрбий, иттербий, неодим или диспрозий. Как показывают эксперименты Хоулдкрофта, промышленность началась с CO ₂, и эта технология доминировала до недавнего времени.

(Изображение любезно предоставлено Bystronic.)

«Начиная примерно с 2010 или 2011 года продажи волоконных лазеров составляли около 5-10 процентов от всех продаж лазеров», — сказал Дастин Дил, менеджер по продукции лазерного подразделения AMADA AMERICA.«Они были и раньше, но не получили особого успеха — люди не были знакомы с технологиями. Как только покупатели начали чувствовать себя более комфортно, именно тогда вы действительно заметили рост продаж волокна. По состоянию на конец 2017 года более 90 процентов продаж машин приходилось на волокно ».

Спекуляции о том, что волоконные лазеры захватят рынок с CO ₂, полностью восходят к некоторым из самых первых волоконных лазерных систем. По мере того, как за последнее десятилетие ситуация изменилась, вопрос сместился с «Возможно ли, что рынок так называемых нишевых лазерных резаков окажется больше, чем ожидалось?» на «Полностью заменят ли волоконные лазеры CO ₂?»

Даже среди экспертов, остается спорным вопросом:

«Тенденция [замены CO ₂ на оптоволокно] будет продолжаться», — сказал Эрих Бухольцер, менеджер по продукции по лазерной резке Bystronic.«Возможно, будут полностью заменены лазеры CO ₂. Если так, то это произойдет в среднесрочной перспективе, пока технология волоконных лазеров будет развиваться дальше. В настоящее время лазеры CO ₂ по-прежнему обладают некоторыми конкретными преимуществами, например, лучшим качеством кромок в толстом материале и меньшими заусенцами ».

Диль был более осторожен, но все еще оптимистичен в отношении перспектив волокна:

«Заменит ли он когда-нибудь CO ₂? Я бы не хотел делать такое смелое заявление, потому что могут быть некоторые приложения, где это необходимо, но мы можем сделать с волокном так много, что, судя по тому, что мы обнаружили, нет ничего, что не могло бы сделать волокно. что CO ₂ может.”

(Изображение любезно предоставлено AMADA.)

Он также не согласился с оценкой Бухольцера характеристик волокна на толстых материалах.

«Идея о том, что CO2 имеет« преимущество », когда речь идет о более толстых материалах, вероятно, является более старым заблуждением, а когда мы говорим о« старом »в мире волокна, это может быть всего на пару лет», — сказал он. «Когда впервые появилось волокно, это вызывало беспокойство, потому что на самом деле не было никакой технологии, которая позволила бы получить качество кромки CO2, но сегодня мы можем воспроизвести это качество кромки даже с более толстыми материалами.”

Саррафи из IPG Photonics был еще более оптимистичен в отношении перспектив волоконных лазеров:

«Я ожидаю, что твердотельные лазеры, особенно волоконные, в связи со всеми разработками, произошедшими в последние годы, полностью заменят СО2-лазеры для резки листового металла. Если вы пойдете на такие шоу, как FABTECH, очевидно, что волоконные лазеры уже доминируют в области резки металлов ».

Материалы для лазерной резки

Как отмечалось выше, лазерные резаки с ЧПУ используются для обработки широкого спектра материалов в различных отраслях промышленности.Поскольку резка листового металла является наиболее распространенным применением, стоит сосредоточиться на соответствующих особенностях. Например, отражательная способность и толщина поверхности — два наиболее важных фактора, которые следует учитывать.

(Изображение любезно предоставлено IPG Photonics.)

«Отражение является основным фактором, определяющим тип материала, который можно разрезать, и здесь используется лазерная технология (например, CO ₂ против волоконного лазера)», — сказал Бухольцер. «Максимальная толщина зависит от различных факторов, в том числе от мощности лазера и от способа ее применения.”

Что касается отражательной способности, Саррафи добавил:

«Доказано, что современные волоконные лазеры режут все отражающие металлы, если они обладают достаточной мощностью и достаточно маленьким размером пятна», — сказал он. «Все дело в высокой пиковой мощности и оптической настройке. Так что отражательная способность больше не является проблемой ».

Это правда, что усовершенствования волоконных лазеров привели к появлению более широкого диапазона вариантов лазерной резки металла, включая медь, латунь, титан и другие сплавы, которые не подходили для CO ₂.Однако, несмотря на эти улучшения, толщина материала по-прежнему является значительным ограничением для лазерной резки.

«Обычно в мире лазеров верхним пределом является низкоуглеродистая сталь толщиной 1 дюйм, — сказал Диль. «Как только вы перейдете к пластине размером 1½ или 2 дюйма, возможно, появится лучший инструмент для работы».

Сравнение лазерной резки с другими процессами

Хотя станки лазерной резки с ЧПУ за последнее десятилетие добились огромных успехов, особенно волоконных лазеров, они не единственная игра в городе.Если вы подумываете о новом (или бывшем в употреблении) станке для лазерной резки для своего применения, скорее всего, вы либо модернизируете старый лазер, либо заменяете менее эффективный процесс на более эффективный. В последнем случае часто возникают споры между лазерной, плазменной, механической и гидроабразивной резкой.

(Изображение любезно предоставлено Bystronic.)

«Во многом это зависит от вашего продукта и от того, попадает ли он в нужный диапазон», — сказал Дил. «Как правило, лазер будет иметь размеры 5х10 футов или, может быть, 6х12 футов.Мы привыкли обрабатывать низкоуглеродистую сталь толщиной 1 дюйм и пух. Теперь, с волокнами более высокой мощности, мы даже делаем 1 дюйм из нержавеющей стали и 1 дюйм алюминия, что является одним из достижений технологии волоконных лазеров. Но пока вы остаетесь в пределах этого диапазона и ниже, волоконный лазер определенно будет лучшим вариантом ».

Лазерная резка против плазмы

Плазменная резка использует электрически нагреваемый канал ионизированного газа для резки материала. Поскольку сама заготовка составляет часть образующейся электрической цепи, она должна быть электропроводной.

Unloading an AMADA liber laser CNC machine at the Fleet Readiness Center Southeast.

Разгрузка лазерного станка с ЧПУ AMADA liber в Центре готовности флота на юго-востоке.

С точки зрения капитальных затрат, эксплуатационных затрат и скорости плазменная резка имеет преимущество перед лазерной резкой. Как указано выше, плазменная резка также лучше подходит для резки толстых листов. Однако лазерные резаки с ЧПУ выигрывают в гибкости — поскольку они могут резать непроводящие материалы — и, что более важно, в качестве кромки.

Допуск на размер детали для плазменной резки также значительно ниже, чем для лазерной резки, поскольку ширина пропила для плазменной резки значительно больше.

Лазерная резка и штамповка

В этом контексте «механическая резка» означает использование пробивного пресса с матрицей.

В среднем механическая резка имеет более высокие капитальные затраты и более высокие эксплуатационные расходы, чем лазерная резка, особенно если в пробивном прессе используется сложный набор штампов. Хотя в последние годы механическая резка значительно продвинулась вперед, лазерная резка остается более гибким процессом. Главное преимущество механической резки — объем.

(Изображение любезно предоставлено AMADA.)

«Если вы сравниваете механический пробивной пресс с волоконным лазером, то волоконный лазер дает вам гораздо больше гибкости, но пробивной пресс будет более экономичным только в том случае, если вам нужно произвести очень большое количество идентичных деталей», — сказал Саррафи.

Лазерная резка также имеет несомненное преимущество перед штамповкой, когда речь идет о качестве детали, особенно если следы инструмента или царапины на поверхности являются проблемой в вашем приложении.

Laser Cutting vs.Waterjet

При гидроабразивной резке используется струя воды под высоким давлением, часто в сочетании с абразивом. Его капитальные затраты выше, чем у плазмы, но ниже, чем у лазера, однако он также имеет самые высокие эксплуатационные расходы из всех трех.

Waterjet может выполнять трехмерную резку материалов, а также более толстые материалы, в то время как лазерная резка выигрывает по скорости резки, хотя это можно компенсировать в многоструйных системах. Относительное качество кромок и точность близки, но у гидроабразивной резки есть небольшое преимущество в обоих случаях.

Распространенные ошибки при лазерной резке

«С точки зрения первого лазера, здесь есть фактор запугивания», — сказал Диль. «Это высокотехнологичное оборудование, и заказчик может прийти из другого источника, например из плазмы или даже из старого механического штампа».

(Изображение любезно предоставлено IPG Photonics.)

Как и в случае с любым новым процессом, лазерная резка требует обучения. Если у вас есть опыт работы с другими процессами XY-резки, такими как плазменная, станок для лазерной резки с ЧПУ должен показаться вам относительно знакомым.Тем не менее, есть еще некоторые ошибки, которых новым пользователям следует избегать. Саррафи особо отметил два:

«Я видел, как клиенты иногда пропускают разрешение инструмента или ширину пропила, ошибочно полагая, что это бесконечно узкие линии реза», — отметил он. «Это не так, хотя лазеры очень узкие по сравнению с другими процессами. Диапазон обычно составляет от 30 до 300 микрон, в зависимости от мощности лазера, оптических настроек и вашего технологического процесса. Это нужно учитывать при оформлении кроя.”

Другая распространенная ошибка, связанная с опорой мелких деталей с помощью микровыступов, называется выступом:

«При лазерной резке используется газ под высоким давлением — 5-25 бар для азотной резки — поэтому вам необходимо, чтобы детали поддерживались собственным весом, что работает, если они толще 2-3 мм и относительно большие по размеру, но для деталей, которые являются тонкими и маленькими, чтобы противостоять силе потока газа, небольшие участки должны оставаться неразрезанными », — сказал Саррафи. «Эти микрошвы очень маленькие, 0.2–0,4 мм шириной, поэтому их легко сломать при постобработке, но иногда необходимо соединить детали с рамой, чтобы детали не разлетелись ».

(Изображение любезно предоставлено Bystronic.)

Последний вопрос касается технического обслуживания лазерного резака, как пояснил Диль: «Волоконный лазер имеет множество деталей, которые необходимо учитывать в повседневной работе, например, чистоту. Существуют сопла, которые необходимо обслуживать должным образом, или устройства для защиты линз — это вещи, с которыми нужно иметь дело ежедневно.«Все это указывает на важность сочетания систем лазерной резки с опытными и квалифицированными операторами, как отметил Диль.

«Мы видим магазины с операторами, которые похожи на наших внутренних чемпионов: они заставляют нас хорошо выглядеть, потому что они заботятся о машине и понимают важность всего, от методов программирования до ежедневного обслуживания».

Советы по эффективной лазерной резке

Существует распространенное заблуждение относительно лазерной резки, что эффективность зависит только от чистой мощности лазера.Частично это связано с унаследованными системами CO ₂, но быстрые достижения в технологии волоконных лазеров охватили не только мощность лазерного луча. «По мере увеличения мощности резания необходимо учитывать и другие факторы», — сказал Бухольцер. «С технологической точки зрения, особенно для обработки тонких материалов, динамика станка (ускорение / замедление) также должна увеличиваться, чтобы в полной мере использовать дополнительную мощность резания». Ускорение и замедление являются основными ограничениями для эффективности резки.

(Изображение любезно предоставлено AMADA.)

Даже удвоение скорости резания не обязательно приведет к эквивалентному сокращению времени цикла, поскольку это зависит от геометрии обрабатываемых деталей, как объяснил Саррафи: «Поскольку становятся доступны очень высокие скорости резания, мы говорим о 2000 дюймов в минуту или один метр в секунду — время цикла для деталей менее 2 дюймов или меньше со сложными функциями ограничивается ускорением, а не скоростью. Прежде чем вы наберете полную скорость, вам нужно перейти в другой угол.”

Другой способ взглянуть на этот момент состоит в том, что приложения, включающие большие детали или детали с менее сложными функциями, могут использовать преимущества высокоскоростной лазерной резки, поскольку ускорение и замедление будут менее значимыми. «Что вам действительно нужно, так это хорошая система доставки луча, способная справиться с той мощностью, которую вы посылаете на нее, включая линзы, режущую головку и т. Д.» — отметил Диль.

«Это нечто большее, чем просто грубая сила», — добавил он. «В FABTECH уже много лет используется лазер мощностью 12000 Вт — там много мощности, — но всегда ли он был надежным производственным инструментом?»

Промышленная лазерная резка

В отличие от Toronto Maple Leafs, промышленная лазерная резка одержала значительные победы с 1967 года.Подобно тому, как станки для лазерной резки с ЧПУ вышли из ниши и стали доминировать на рынке станков для резки, так и волоконный лазер поднялся из нишевой технологии и таким же образом стал доминировать на рынке станков для лазерной резки. Но есть много факторов, которые следует учитывать перед тем, как погрузиться в лазерную резку. Просто помните, что для лазеров, как и для жизни, мощность — это еще не все, но это еще не все.

Для получения дополнительной информации о лазерной резке посетите веб-сайты AMADA AMERICA, Bystronic и IPG Photonics.

Чтобы получить информацию о других процессах изготовления и обработки, ознакомьтесь с нашими характеристиками по гидроабразивной резке, электроэрозионной обработке и 5-осевой обработке.

Что такое лазерная резка?

Лазерная резка — это процесс, при котором мощный лазер через оптику используется для резки материалов для промышленного производства. Этот тип производства классифицируется как процесс резки листового металла, поскольку он часто используется для резки листового металла промышленного назначения. Лазерная резка также обычно используется для качественной сварки и резки других материалов, таких как композиты, резина, стекло, дерево и алюминий. Для трехмерной лазерной резки используются станки с ЧПУ, и три основных типа лазеров включают лазеры на диоксиде углерода (CO2), неодиме (Nd) или на иттриево-алюминиевом гранате (Nd: YAG), легированном неодимом.

Самыми распространенными лазерами являются CO2, поскольку они обладают высокой энергоэффективностью и высокой выходной мощностью. Они лучше всего подходят для резки, расточки и гравировки. Nd-лазеры имеют высокую энергию, но низкую эффективность повторения, в то время как Nd: YAG-лазеры имеют высокую выходную мощность для резки более толстых материалов, но более дороги в эксплуатации. И Nd, и Nd: YAG-лазеры используются для расточки и сварки. Nd: YAG-лазеры также могут использоваться для гравировки.

Как это работает

Для резки материалов лазерная фокусирующая оптика направляет электрическую энергию в световой луч высокой плотности, а код ЧПУ используется для управления перемещением заготовки или лазерного луча.Избыточный материал, полученный при лазерной резке, затем плавится, испаряется, сжигается или выдувается струями азота или кислорода.

По сравнению с плазменной резкой лазерная резка более точна и потребляет меньше энергии. Однако лазерная резка имеет верхний предел толщины разрезаемого материала. CO2-лазеры лучше всего подходят для обработки металлов, тогда как волоконные лазеры могут обрабатывать более толстые материалы. Для металлов толщиной более 4 дюймов или материалов, которые легко плавятся, таких как пластмассы и пена, гидроабразивная резка может быть лучшим производственным процессом.

Применение лазерной резки

Лазерная резка предлагает экономичный способ изготовления трех основных типов нестандартных деталей: корпусов, шасси и кронштейнов. Изготовленные корпуса могут включать в себя панели устройств, коробки и корпуса для таких приложений, как стоечные, U- и L-образные детали, а также консоли и консоли. Шасси можно изготовить в виде портативных или промышленных электромеханических средств управления. Кронштейны, которые используются в легких или устойчивых к коррозии приложениях, часто вырезаются лазером, а платформы, такие как Xometry, могут полностью встраиваться в крепеж и оборудование.Благодаря способности вырезать 2D-профили с использованием обычной заготовки, заготовки, вырезанные лазером, могут быть чрезвычайно экономичными и при этом иметь короткие сроки выполнения заказа.

Подходит ли лазерная резка для вашего проекта?

Как правило, 3D-лазерная резка часто выбирается в качестве производственного варианта, так как она позволяет получать очень прочные детали с возможностью прорезания множества прочных листовых металлов. Эти металлы включают алюминий 5052, алюминий 6061-T6, медь 101, медь C110, медь 260 (латунь), нержавеющую сталь 301, нержавеющую сталь 304, нержавеющую сталь 316 / 316L и сталь 1018.Каждый из них обладает высокими уровнями прочности, проводимости, веса и коррозионной стойкости, и большинство из них могут иметь такие варианты отделки, как стандартная, дробеструйная обработка, анодирование типа II и III, порошковая пленка, химическая пленка, окраска и другие индивидуальные варианты отделки.

Лазерная резка часто выбирается по сравнению с традиционными процессами обработки с ЧПУ (механической резкой) из-за ее способности быстрее изготавливать нестандартные детали из стандартных плоских материалов, что делает ее легко масштабируемой. Более низкие затраты на установку и двухмерное размещение траекторий резания означают, что детали могут изготавливаться в количествах от одного прототипа до 10 000 производственных деталей с быстрым выполнением всего за 5 рабочих дней.

Лазерная резка ценится за чистоту реза, что также приводит к уменьшению загрязнения заготовки и повышению точности CAD. Хотя эти разрезы не такие чистые, как при гидроабразивной резке, и имеют небольшую вероятность ошибки оператора, при лазерной резке детали получаются точными из-за меньшей вероятности деформации. Та же операция лазера может также добавить маркировку или гравировку детали за счет уменьшения мощности лазера.

Лазерная резка с помощью Xometry

Производственные платформы, такие как Xometry, предлагают индивидуальные услуги лазерной резки по запросу, позволяя получить высококачественные детали всего за 5 рабочих дней.Сайт обеспечивает мгновенное расценки для ваших потребностей в производстве листового металла, позволяя указать материалы, детали и размер проекта за несколько кликов. Будь то плоский профиль или сложный сварной корпус, Xometry может мгновенно предоставить цену и время выполнения заказа.

Производственная партнерская сеть

Xometry предлагает практически безграничные возможности, позволяя вам получать как малотиражные прототипы, так и большие партии продукции. Партнеры Xometry предлагают широкий спектр возможностей и опций, включая волоконные и CO2-лазеры, низкоуглеродистую сталь, нержавеющую сталь, алюминий, медь, латунь и технические сплавы.Детали из листового металла можно разрезать до размеров 53 на 121 дюйм (включая сквозные).

Xometry сочетает в себе новейшие технологии резки, гибки и штамповки с интеллектуальной платформой мгновенного расчета стоимости, предлагая вам высококачественные и экономичные решения для лазерной резки и для 12 других процессов. Попробуй это сейчас.

3D-печать и лазерная резка: как выбрать?

Автор Люси Гэджет 2 мая 2018 г. |

В Sculpteo мы предлагаем две разные услуги: услугу 3D-печати и услугу лазерной резки. Оба этих метода производства предлагают возможность использования разных материалов. В этом посте мы увидим, каковы особенности каждого из этих методов производства и каковы их преимущества. Какой из них больше подходит для вашего проекта? И почему? Следуйте инструкциям и выбирайте между 3D-печатью и лазерной резкой!

Переосмысление производственного процесса

Выбор правильной технологии производства

Начиная свой бизнес или переосмысливая производственный процесс, может быть действительно сложно найти лучшую производственную технологию для вашей компании.Возможно, вы ищете производителя для своего бизнеса, как для производства, так и для создания прототипов, и, очевидно, хотите найти надежного партнера, предлагающего лучшее качество по более низкой цене. В этом случае решением может стать цифровое производство.

Многие отрасли максимально используют цифровое производство. Эти производственные технологии могут идеально подойти вашей компании и помочь в достижении всех ваших профессиональных целей. Но как они работают?

Преимущества цифрового производства

Чтобы использовать цифровое производство, вы должны создавать свои 3D- или 2D-проекты на своем компьютере.Вы можете создать любой дизайн: механический дизайн, архитектурный дизайн, художественный дизайн, даже самые сложные!

Услуги

Sculpteo помогают компаниям ежедневно разрабатывать свои продукты с использованием 3D-печати или лазерной резки. У этих технологий производства есть свои преимущества, свои различия, но также и их сходства. Действительно, оба эти метода ускорят производственный процесс и помогут создавать точные трехмерные объекты. Они также являются отличными инструментами для массовой настройки, благодаря цифровому производству становится действительно легко получить предметы на заказ по более низкой цене, поскольку для создания нового объекта необходимо модифицировать только 3D или 2D-модель.

Вы хотите максимально использовать возможности цифрового производства, но не знаете, какой из этих методов производства будет наиболее адаптирован для вашего проекта? Не волнуйтесь, мы поможем вам выбрать между аддитивным производством и лазерной резкой.

Что такое 3D-печать?

Как это работает?

3D-печать — это производственный процесс, в котором деталь создается путем добавления материала слой за слоем, в отличие от методов вычитания, при которых материал удаляется для создания объекта.Во-первых, вам нужно создать 3D-файл с помощью программного обеспечения для 3D-моделирования и выбрать материал, который вам нужен. На самом деле существуют разные методы производства, это зависит от материалов и методов, которые вы выбираете и нужны для вашего проекта.

Существуют методы на основе порошка, в которых детали создаются аддитивно путем спекания мелких частиц полимерного порошка для их локального сплавления с помощью лазера. Используя этот метод, вы можете получить 3D-печатные пластиковые детали. Существуют также процессы создания деталей из смолы, напечатанных на 3D-принтере, с использованием жидкости, которая затвердевает под воздействием ультрафиолетового излучения слой за слоем для создания жестких деталей с высокой детализацией.

Узнайте больше о технологиях 3D-печати прямо здесь.

Вы можете напечатать на 3D-принтере:

Все эти технологии также предлагают возможность печати с использованием различных материалов для 3D-печати. Возможностей действительно много, поэтому 3D-печать может быть действительно удобным способом изготовления самых разных проектов. Если вы хотите использовать 3D-печать, вам также нужно будет выбрать материалы для 3D-печати, действительно адаптированные к деталям, которые вы хотите создать.

Какие проекты можно создавать с помощью 3D-печати?

3D-печать на самом деле позволяет использовать широкий спектр различных материалов и технологий для 3D-печати, что приводит к действительно впечатляющим проектам: 3D-печать домов, 3D-печать челюстей, 3D-печатные протезы или 3D-печатные модные аксессуары.

Эта технология теперь полезна и необходима для самых разных отраслей, от здравоохранения до моды и архитектуры! Можно даже создавать проекты электроники, такие как 3D-печатные роботы.

https://www.poppy-project.org/fr/robots/poppy-humanoid

Что такое лазерная резка?
Как это работает?
Фактически у вас есть выбор между двумя разными методами: лазерная резка или лазерная гравировка. Лазерная резка — это технология, использующая мощный лазерный луч для фактической резки материала, в то время как лазерная гравировка просто выгравирует вашу деталь.Эта технология изготовления превратит ваш 2D-дизайн в реальный объект.
Какие проекты можно создавать с помощью лазерной резки?
Если вы решите использовать этот метод производства для своего проекта, вы получите доступ к широкому спектру материалов, от акрила до дерева. Что можно вырезать или выгравировать лазером?
Благодаря нашей услуге лазерной резки вы можете вырезать или гравировать акрил, фанеру, МДФ, картон, ПОМ. Это предложит множество возможностей для создания ваших проектов, особенно для создания крупных деталей по более низкой цене, но все же с интересными деталями.Лазерная резка станет отличным решением для изготовления оригинальных нестандартных вещей, таких как визитки или украшения.
3D-печать или лазерная резка: что лучше для вас?
Оба этих метода производства эффективны и позволяют быстро создавать хорошие прототипы или даже отличные конечные продукты. Некоторые из ваших продуктов могут быть совместимы с обоими! Но один из этих методов всегда более адаптирован, чем другой, он всегда зависит от характера проекта, материала, размера и конечного использования ваших деталей.
Вам придется задать себе несколько вопросов. Осуществим ли ваш проект сборкой различных деталей для лазерной резки? Будет ли ваша деталь адаптирована к процессу 3D-печати или она будет занимать слишком много места в камере сборки?
Преимущества 3D-печати
Прототипирование и производство: все возможно с аддитивным производством
Аддитивное производство действительно позволит вам изготавливать прототипы высокого качества. Используя программное обеспечение для 3D-моделирования, вы сможете создавать простые или сложные конструкции и выполнять столько итераций, сколько вам нужно, по более низкой цене.
Аддитивное производство действительно поможет вам создавать высококачественные прототипы, а также готовые изделия по более низкой цене, чем при использовании таких методов, как литье под давлением. Используя 3D-печать, вы обязательно сэкономите время, деньги и улучшите процесс разработки продукта.
Создание сложных дизайнов
3D-печать действительно может стать большим активом для вашей компании. Действительно, теперь можно напечатать все, от модных аксессуаров до механических устройств. Профессиональные 3D-принтеры теперь могут создавать любые изделия даже сложной конструкции, которые невозможно изготовить из одной детали с помощью любой другой технологии производства.
Максимально используйте различные материалы для 3D-печати
Это интересный метод, если нужно изготавливать сложные и прочные изделия из одной детали. Среди множества доступных материалов вы обязательно найдете тот, свойства которого соответствуют вашим ожиданиям. Ваша деталь должна быть термостойкой? Гибкий? Вам нужна особая отделка? Найдите идеальные материалы и все варианты, доступные для вашего проекта, на наших страницах материалов!
Если вы работаете в области медицины и вам нужен биосовместимый материал, 3D-печать, безусловно, лучший выбор.Например, вы можете использовать наши биосовместимые смолы для создания протезов или других видов медицинских устройств. Это было бы невозможно с лазерной резкой, поэтому для такого рода проектов аддитивное производство будет идеальным решением!
Если вам нужно создать металлический 3D-объект, 3D-печать — идеальный метод для вас. Например, вы можете 3D-печатью из нержавеющей стали или алюминия.
Преимущества лазерной резки
Обработка больших деталей и плоских поверхностей
Основное отличие лазерной резки от 3D-печати заключается в том, что лазерная резка позволяет работать только с плоскими поверхностями.Если вам нужны 3D-объекты, вам придется собирать детали, вырезанные лазером. Это все еще может быть решением для воплощения ваших проектов, это будет дешевле, особенно если вы планируете делать большой проект. Действительно, лазерная резка отлично подходит для работы на большей поверхности, чем аддитивное производство.
Так как эта технология производства удобна для создания больших деталей, в Sculpteo мы использовали ее для создания столов для выставки.
Вы можете выбрать свои размеры, и он создаст ваш объект с действительно высокой точностью.Имейте в виду, что некоторые проекты будет дешевле производить с помощью лазерной резки, так как они могут быть слишком большими для 3D-печати и, следовательно, будут довольно дорогими. Цена действительно одно из самых больших преимуществ лазерной резки. Это действительно становится удобным и эффективным способом производства, если вам нужно создавать такие продукты, как мебель.
Множество материалов для ваших проектов лазерной резки
Благодаря разнообразию материалов, предлагаемых этой технологией производства, лазерная резка идеально подходит для создания разнообразных нестандартных предметов, таких как индивидуальные визитки, коробки, украшения, мебель.Например, для создания наших столов мы использовали материал МДФ (древесноволокнистая плита средней плотности). Можно даже сделать печатные платы. Посмотрите это видео, чтобы узнать, как можно изготавливать печатные платы с лазерной резкой:

Подобно 3D-печати, с ее помощью можно создавать удивительные украшения, но при этом можно использовать различные материалы, например дерево. Ознакомьтесь с нашим последним постом в блоге о самых впечатляющих проектах, выполненных с использованием лазерной резки дерева, это может стать для вас отличным вдохновением!
Если вам нужно работать с деревянными деталями, вам придется выбрать лазерную резку вместо аддитивного производства.Действительно, работать над деревянными проектами на профессиональных 3D-принтерах пока невозможно, лазерная резка гораздо более адаптирована. Вы получите качественную лазерную резку.
Но дерево — не единственный материал, который можно вырезать лазером. Акрил — также отличный материал, предлагающий множество возможностей с точки зрения прозрачности и цвета.
Максимально используйте возможности дизайна
Вы можете вырезать лазером множество различных дизайнов, с помощью этой техники можно создавать сложные конструкции, поэтому она особенно полезна, если вам нужно создавать детали на заказ.Вы также можете комбинировать это с использованием лазерной гравировки, чтобы добавить еще больше деталей и персонализировать ваши продукты! Вы увидите, что лазерная резка будет идеальным решением для изготовления действительно точных деталей.
Если вы планируете создавать свои проекты с помощью лазерной резки, обязательно выберите лучшее программное обеспечение для создания 2D-дизайна. А если вам нужна небольшая помощь, на нашем сайте есть руководства по лазерной резке. Это позволит вам подготовить дизайн для лазерной резки.
Не можете принять решение? Используйте оба!
Вы определенно не можете выбрать, потому что обнаруживаете, что обе эти технологии производства удивительны? Не выбирайте и не используйте оба.Вы можете полностью построить весь проект, используя эти два метода. Именно это и сделали два наших дизайнера здесь, в Sculpteo: они создали велосипед, 70% деталей которого были изготовлены с использованием аддитивного производства и лазерной резки. Посмотрите, как наши дизайнеры создали этот проект.
Как видите, и 3D-печать, и лазерная резка имеют большие преимущества и могут улучшить ваш производственный процесс. Если у вас все еще есть вопросы об этих двух технологиях производства, не стесняйтесь обращаться в наш отдел продаж.Они помогут вам сделать лучший выбор для изготовления ваших деталей! Как только у вас будут готовые 2D- и 3D-проекты, вы можете загрузить их в нашу службу 3D-печати или в нашу службу лазерной резки, мы отправим вам ваши детали в течение нескольких дней!
Если вас интересует 3D-печать и лазерная резка, подпишитесь на нашу еженедельную рассылку, чтобы получать все последние новости о цифровом производстве.
.

принципы работы, виды и особенности

Принципы работы лазерной резки

Параметры резки разных металлов

Виды лазерной резки

Преимущества и недостатки лазерной резки

Назначение и критерии выбора лазерной резки

Лазерная резка, что это такое и где применяется

Принцип лазерной резки: технологии и используемое оборудование

Основной принцип лазерной резки

Какие лазеры используют для резки

Какие параметры нужно учитывать при лазерной резке металлов

Преимущества и недостатки лазерной резки

Почему следует обращаться именно к нам

Лазерная резка: технологии, преимущества, виды оборудования

Технология

Режимы

Виды лазерной резки

Преимущества и недостатки лазерной резки

Виды оборудования для лазерной резки

Как сделать лазерный резак в гараже

Усиление самодельной установки

Лазерная резка. Принцип работы. Вопросы и ответы

Резка металла лазером: особенности метода

В чем основные преимущества метода?

Существенные минусы в работе

Ваши вопросы – наши ответы

1. Что такое лазер, которым режут металл?

2. Какие бывают виды лазерных установок?

3. Что можно резать лазером?

4. Что не под силу разрезать лазеру?

5. Какой ширины разрез образовывается от лазера?

6. Что из себя представляет лазерная установка?

7. Как справляется лазер с необходимостью резки нестандартных форм и заготовок?

8. Остаются ли следы на заготовке, если ее резали лазером?

Чем делают лазерную резку по дереву и металлу

Чем делают лазерную резку

Чем делают лазерную резку по дереву

Принцип работы и возможности лазерной резки по металлу

Преимущества лазерной резки металла

8 ошибок при работе на домашнем станке для лазерной резки

Почему следует обращаться именно к нам

Лазерная резка — это… Что такое Лазерная резка?

Процесс

Обрабатываемые материалы

Охлаждение

Энергопотребление

См. также

Литература

Ссылки

Что такое лазерная резка? — Подробное руководство по процессу

Как работает лазерная резка?

Виды лазерной резки

Руководство для инженера по лазерной резке> ENGINEERING.com

Что такое лазерная резка?

Волоконные лазеры и CO 2

Материалы для лазерной резки

Сравнение лазерной резки с другими процессами

Лазерная резка против плазмы

Лазерная резка и штамповка

Laser Cutting vs.Waterjet

Распространенные ошибки при лазерной резке

Советы по эффективной лазерной резке

Рекомендации по покупке станка для лазерной резки с ЧПУ

Промышленная лазерная резка

Что такое лазерная резка?

Как это работает

Применение лазерной резки

Подходит ли лазерная резка для вашего проекта?

Лазерная резка с помощью Xometry

3D-печать и лазерная резка: как выбрать?

Переосмысление производственного процесса

Выбор правильной технологии производства

Преимущества цифрового производства

Что такое 3D-печать?

Как это работает?

Какие проекты можно создавать с помощью 3D-печати?

Что такое лазерная резка?

Как это работает?

Какие проекты можно создавать с помощью лазерной резки?

3D-печать или лазерная резка: что лучше для вас?

Волоконные лазеры и CO ₂