Лазерное излучение способно концентрировать гигантское количество энергии на малом фрагменте поверхности. Именно это качество и является главным инструментом при лазерной резке металлов и сплавов. Процесс лазерной резки характеризуется высокой точностью, скоростью, низким искрообразованием.
Параллельно с большой производительностью обеспечивается и высокое качество реза. Лазерный луч способен разрезать различные металлы: от чугунов и легированных сталей до алюминиевых сплавов, цинка и меди. Сфокусированный лазерный луч способен разделять практически любой металл независимо от его характеристик и теплофизических свойств.
Ежегодно создаются установки широкого мощностного диапазона, способные выполнять быстрый и качественный рез с использованием лазера и вспомогательных газов. Лазерный луч плавит и испаряет металл, а потоки вспомогательных газов удаляют из зоны реза продукты разрушения, пыль и окалину.
Технологические закономерности лазерной резки металлов
Для процесса лазерной резки характерно наличие ряда факторов, определяющих качественные показатели технологии. К ним относятся:
- мощность лазерного излучения;
- скорость резки;
- давление вспомогательного газа;
- конфигурация сопла режущей головки;
- расстояние от сопла до поверхности металла;
- поглощающая способность металла;
- химический состав, марка разрезаемых сплавов.
С экономической точки зрения применение лазерной резки целесообразно в тех случаях, когда необходимо получить точные геометрические размеры заготовки, изделия, детали. Современные станки способны выполнять резку с погрешностью до 0,01 мм, а некоторые модификации – с точностью до 0,001 мм. Как правило, это станки с цифровым программным управлением – ЧПУ.
Качество лазерной резки металла определяется такими показателями, как:
- шероховатостью поверхности металла;
- протяжённостью зоны термического воздействия;
- шириной и отставанием линии реза;
- количеством наплывов металла на кромках заготовки;
- радиусом оплавления кромок.
Точность резки – это совпадение геометрических размеров полученного изделия с заданными параметрами. В процессе оценки точности резки всегда пользуются понятиями линейной и размерной точности. Линейная точность характеризуется геометрией полученного профиля и определяется, в основном, энергооптическими параметрами. Размерная точность характеризует совпадение размеров вырезанной заготовки с эталонным макетом.
Точность любого станка для лазерной резки металла – это производная линейной и размерной точности, определяющая допуск на размер.
Что такое оптические параметры резки
Оптические параметры являются основными и непосредственно характеризуют технологический процесс лазерной резки металла. Они подразделяются на параметры станка или оборудования для лазерной резки, параметры фокусирующей системы и параметры стали/сплава.
К параметрам фокусирующей системы относят фокусное расстояние лазерной головки, диаметр пятна фокусировки, глубину фокусировки. К параметрам металла причисляют отражательную способность и состояние поверхности.
Оптические параметры оборудования и фокусирующей системы всегда взаимосвязаны. Именно они определяют мощность лазерного излучения и, следовательно, скорость резки и максимальную толщину материала. Именно на оптические параметры ориентируется любой покупатель станка для лазерной резки металла.
Технологические рекомендации при лазерной резке
При лазерной резке главным потребительским критерием выступает качество поверхности реза. Если качество близится к идеальному, отпадает необходимость в дополнительной токарной обработке, фрезеровке, шлифовке. Всё это сказывается на конечной стоимости продукции.
При резке высокоуглеродистых и нержавеющих сталей, алюминиевых сплавов и титана, других цветных металлов неизбежно образование грата – наплывов на кромках, возникающих вследствие высокотемпературного воздействия лазерного луча.
Грат снижает качество резки, а в ряже случае становится причиной брака. Количество и состав грата зависит от мощности лазерной головки. Поэтому выбирать оборудование нужно с учётом производственных особенностей: максимальной толщины и типов используемых сталей.
Резка титана и алюминия в отличие от резки легированных сталей сопровождается образованием грата постоянно. Независимо от мощности излучателя и режима резки. Снизить гратообразование можно и за счёт применения кислородосодержащих газовых смесей. Положительное воздействие кислорода объясняется существенным снижением сил поверхностного натяжения в результате образования тонкого оксидного слоя.
Часто в зону резки одновременно с рабочим газом подаётся и охлаждающая жидкость. Жидкость охлаждает раскалённый металл, текущей по поверхности и линии реза, способствует его быстрому затвердеванию и коагуляции и, как следствие, уменьшению гратообразования.
Преимущества технологии лазерной резки
Определённо, лазерная резка обладает и достоинствами, и недостатками. Основные из них — высокая стоимость оборудования и необходимость полготовки квалифицированного обслуживающего персонала. Всё остальное – это преимущества:
- практически идеальная точность раскроя;
- чистота реза;
- высокая скорость работы с металлом;
- отсутствие температурной деформации;
- низкое количество отходов;
- высокая автоматизация процесса;
- исключение механического контакта режущего инструмента с поверхностью металла.
Лазерная резка – это высокоточное производство. Неспроста технология применяется и в авиационной, и в космической, и в приборостроительных отраслях промышленности.
