Первые лазеры появились в 1960-х и со временем стали использоваться в различных областях науки и техники. Применение лазерной резки охватывает многие сферы: металлообработка, автомобильная промышленность, медицина, электроника и дизайн. Метод отличается высокой точностью, скоростью и универсальностью, поэтому он востребован в производственных и промышленных отраслях.
Принцип лазерной резки металла
Лазерная резка – один из методов раскроя листовых материалов, таких как пластик и металл. Благодаря тонкому срезу и малой области реза лазерная обработка считается наиболее эффективным и качественным способом резки металла.
Во время лазерной резки фотонное излучение оказывает тепловое воздействие, от которого обрабатываемый материал плавится и испаряется. Рабочее тело лазерной установки заряжается с помощью источника энергии: импульсной или дуговой лампы, лазерного диода или электрического разрядника. Мощность лазера и скорость перемещения платформы регулируются в зависимости от типа материала и толщины.
Лазерная резка чаще применяется для материалов с низкой теплопроводностью, потому что концентрация тепла в малой области реза ускоряет процесс обработки заготовки. Однако лазерный резак используется и на материалах с высокой теплопроводностью. В таких случаях подбирается лазер самой высокой мощности или специальный лазер, оптимизированный под теплопроводные металлы. К примеру, медь обрабатывается лазером на основе фемтосекундной технологии.
Классификация лазерных установок
Лазерная установка подбирается исходя из типа обрабатываемого материала. В зависимости от типа рабочей среды выделяются следующие виды лазеров:
- Твердотельные и волоконные установки
В конструкции твердотельных лазеров стержень рабочего тела выполняется из соединения редкоземельных элементов или кристаллов (сапфиров, гранатов, рубинов). С торцов стержня расположены зеркала – отражающее и полупрозрачное. Лазерный луч проходит через полупрозрачное зеркало, перед этим многократно отражаясь и усиливаясь.
Волоконная установка тоже относится к твердотельным лазерам, но имеет два отличия. Вместо газоразрядной лампы-вспышки источником энергии в волоконной установке выступает полупроводник, а вместо зеркала для усиления используется стекловолокно.
- Газовые установки
В газовых лазерах рабочее тело заменяет газ в чистом виде или смесь инертных газов. Когда газ или газовая смесь подвергается электрическому разряду, молекулы газа переходят в возбужденное состояние, а затем ионизируются, образуя электроны и положительные ионы. Для усиления лазера используются зеркала: одно из них пропускает часть излучения, создавая лазерный луч, а другое зеркало отражает излучение обратно в рабочую область и усиливает его.
- Газодинамические станки
Газодинамические лазеры признаются самыми мощными, потому что вырабатывают энергию в несколько мегаватт. Активная среда в таких установках состоит из углекислого газа под давлением. Возбуждение газодинамического лазера осуществляется вспомогательным лазером низкой мощности, который генерирует импульс. Далее газ со сверхзвуковой скоростью проходит через канал с зауженной серединой, и излучение лазера усиливается с каждым прохождением. По бокам от канала расположены два зеркала: одно создает, а другое усиливает луч.
Преимущества лазерной резки металла
Качество. Лазерная установка обеспечивает точность до 0,1 мм. Поэтому она гарантирует высококачественную резку без дополнительной обработки и дает возможность изготавливать детали сложных форм.
Надежность. Лазерная обработка исключает возможность повреждения материала, оставляет ровные и гладкие края, обеспечивает высокую точность и повторяемость резки.
Экономичность. Использование лазера сокращает потери материалов и снижает затраты на технологические процессы.
Автоматизация. Лазерную установку возможно автоматизировать с помощью компьютерных программ и систем управления, которые уменьшают возможность ошибок операторов и увеличивают продуктивность работы.
Экологичность. Лазерная резка металла минимизирует количество отходов и избыточных материалов и не требует добавления химических веществ. Любые выбросы в закрытом пространстве, где находится лазерная установка, поглощаются специальными фильтрами и системами очистки воздуха.
