Лазерная резка обеспечивает точный рез с минимальными нарушениями целостности листового материала. Однако при раскрое углеродистых сталей возникают трудности: окисление углерода, загрязнения на зеркалах и микротрещины вдоль реза. Все это необходимо учитывать, чтобы подобрать подходящее оборудование и получить качественный результат.
Принцип лазерной резки
Сфокусированный лазер применяется для раскроя листового металла, который плавится и испаряется под воздействием высокой температуры. Резка металла осуществляется на специальных станках, которые включают в себя источник энергии и оптическую систему – линзу и зеркала. Источник генерирует лазерный луч, а линза под небольшим наклоном фокусирует луч на узкую точку. Луч, многократно отражаясь от зеркал, усиливается и проходит через линзу, нагревая поверхность металла.
Стержни рабочего тела лазерных станков выполняются из редкоземельных элементов или кристаллов. В установках с газовой накачкой рабочее тело заменяет собой газ. Помимо этого он используется для очистки и охлаждения области реза.
Лазерные установки оснащаются системами с ЧПУ, которые автоматизируют и контролируют движение лазерного резака. В результате станок осуществляет резку по заданному контуру и повторяет операцию заново. Поскольку процесс автоматизирован, снижается риск ошибок и повышается эффективность производства.
Особенности углеродистых сталей
Многие популярные марки сталей отличаются высоким содержанием углерода. Однако углерод по нескольким причинам затрудняет лазерную резку:
- Теплопроводность. Содержание углерода повышает тепловую проводимость стали. Чем выше этот показатель, тем быстрее тепло распространяется по поверхности стального листа. В результате вдоль реза образуются микротрещины, которые необходимо удалять. Помимо этого из-за повышенной теплопроводности быстрее охлаждается область реза. Поскольку сталь не нагревается до температуры плавления, глубина реза уменьшается, и лазер не разрезает лист насквозь.
- «Угольное око». Лазер нагревает поверхность стального листа. При этом высокая температура вызывает окисление углерода, и вдоль реза появляются темные пятна — так называемое «угольное око». Оно портит внешний вид изделия.
- Загрязнения на оптической системе. На зеркалах и линзе образуются отложения из пыли и копоти, которые нарушают фокусировку луча и снижаются его интенсивность. Кроме того, зеркала и линза перегреваются и трескаются. Поэтому оптическую систему необходимо регулярно чистить.
Проблемы, которые возникают во время лазерной резки сталей с существенным содержанием углерода, решаются при помощи правильно настроенного оборудования. Например, проблема «угольного ока» устраняется инертным газом. Использование инертного газа уменьшает окисление, образуя вдоль вокруг зоны реза огнестойкую оболочку.
Преимущества технологии
Лазерная резка считается одной из самых эффективных и надежных технологий металлообработки. Благодаря применению современного оборудования операцию отличает ряд привлекательных преимуществ:
- Производительность. Применение сфокусированного лазера с большой мощностью ускоряет раскрой металла. Поэтому лазерные станки более производительны, чем установки для плазменной или фрезерной резки. К тому же в современной промышленности используются автоматизированные станки, которые многократно повторяют одну операцию с минимальным смещением контура резки.
- Качество. Сфокусированный лазерный луч нагревает узкую зону, благодаря чему металл не деформируется по краям реза. Поскольку повреждения возникают редко, появляется возможность сэкономить на дополнительной обработке заготовки — чистке и шлифовке.
- Универсальность. Лазер дает возможность разрезать стальные листы толщиной в несколько сантиметров. При резке более толстых листов мощность лазера повышается, чтобы лазер проник внутрь и раскроил сталь насквозь.
