Обзор лазерной резки листового металла:процесс, плюсы и минусы, области применения

Операции резки являются важными аспектами изготовления деталей в производственном секторе. Одним из основных способов изготовления металлоконструкций является лазерная резка листового металла. Он подходит для резки деталей из металлов, сплавов и неметаллов.

Лазерная резка листового металла — это процесс термической резки, в котором лучи света (лазеры) воздействуют на заготовку для плавления или испарения материалов до получения желаемой формы. Этот метод является одним из самых эффективных для резки листового металла.

Эта статья содержит важную информацию о лазерной резке листового металла перед его использованием. Давайте приступим к делу.

Что такое лазерная резка листового металла?

Субтрактивные производственные процессы имеют решающее значение для модификации материалов для изготовления деталей. Лазерная резка листового металла является одним из стандартных методов резки и удаления компонентов из заготовки. Этот метод включает вырезание кусочков материала с помощью лазерных лучей.

Техника лазерной резки основана на технологии числового программного управления (ЧПУ), что обеспечивает ее безупречную точность. Перед операцией резки с ЧПУ или лазерной резки оператор должен ввести в компьютер коды или программы, детализирующие рисунки или шаблоны.

Процесс лазерной резки листового металла

Лазерная резка металла предполагает использование лазерных лучей для плавления металлов и сплавов, в результате чего получаются ровные и острые разрезы. Процесс лазерной резки состоит из двух операций, работающих синхронно.

Первый включает в себя материал, поглощающий сфокусированный лазерный луч — энергию, вызывающую разрез. Второй включает в себя режущее сопло, концентричное по отношению к лазерам, обеспечивающее подачу технологического газа, необходимого для резки. Газ защищает обрабатывающую головку от паров и брызг и помогает удалить излишки с пропила.

По сути, существует три метода лазерной резки листового металла.

1. Лазерная резка плавлением

В процессе лазерной резки плавлением используется инертный газ, в основном азот. Низкореакционный технологический газ непрерывно испаряет режущий зазор материала. Когда расплавленный материал удаляется, инертный газ предотвращает окисление на режущей кромке, не мешая процессу.

Этот метод лазерной резки подходит для резки плоских тонких листов из алюминиевых сплавов и нержавеющей стали, требующих высокой эстетической привлекательности и меньшего количества отделочных операций.

2. Лазерная сублимационная резка

Как следует из названия, при лазерной сублимационной резке материал испаряется. Вместо того, чтобы плавить материал, как в других процессах лазерной резки, они сразу же превращаются из твердого состояния в газообразное – сублимацию.

Как и при резке плавлением, при лазерной сублимационной резке используются инертные газы для выдувания паров материала из пропила. Таким образом, окислителей на острие нет. Он часто используется для резки органических материалов, таких как дерево, кожа, текстиль и т. д.

3. Лазерная резка пламенем

Лазерная резка пламенем использует горючий газ – кислород, чтобы вытолкнуть расплавленный материал. Лазер нагревает заготовку, создавая самовозгорание после расплавления материала. Газообразный кислород обеспечивает больше энергии для процесса резки за счет окисления — экзотермической реакции.

Газовая резка идеально подходит для резки мягкой стали и легкоплавких материалов, таких как керамика. Этот процесс резки может вызвать ожоги режущей поверхности, поскольку газ является окислителем. Правильная оптимизация параметров процесса поможет предотвратить образование заусенцев.

Типы лазеров для резки листового металла

Производители обычно используют три различных типа лазеров для резки материалов. Каждый тип лазера имеет отличительные особенности и лучше всего подходит для резки конкретных материалов. Ниже представлен обзор трех типов лазеров для резки.

1. Волоконные лазеры

Волоконно-лазерные станки для резки используют стекловолокно для резки. Они генерируют очень высокую мощность для высокоточного резания. Этот лазер принадлежит к семейству твердотельных лазеров из «затравочного лазера», усиленного специальными стеклянными волокнами.

Эти лазеры подходят для резки практически всех материалов, от металлов до сплавов, неметаллов, включая дерево, стекло и пластик. Помимо резки, они идеально подходят для других операций, таких как отжиг и гравировка.

Кроме того, это самые долговечные лазеры, срок службы которых превышает 25 000 часов, и они требуют меньше обслуживания.

2. СО₂ Лазеры

СО₂ лазеры производят лазерные лучи, пропуская электрический ток через трубку, заполненную смесью инертных газов, в основном азота и гелия. Они являются наиболее распространенными лазерными формами, поскольку они эффективны и экономичны и позволяют резать несколько видов материалов с высокой скоростью.

Однако они производят меньшую мощность резки по сравнению с волоконными лазерами. Следовательно, они не являются отличным выбором для лазерной резки листового металла. Как правило, производители предпочитают использовать их для резки неметаллов и органических материалов, таких как дерево, бумага, акрил и т. д.

3. Кристаллические лазеры (Nd:YAG или Nd:YVO)

Кристаллические лазеры генерируют свои лучи либо из кристаллов Nd:YAG (алюминий-иттрий-гранат, легированный неодимом), либо из кристаллов Nd:YVO (ортованадата иттрия, легированного неодимом, YVO4). Однако последний встречается чаще.

Эти кристаллы производят лучи с высокой режущей способностью. Однако они дороги и недолговечны, а их период полураспада составляет от 8 000 до 15 000 часов. Они обычно используются для резки пластика, металлов и неметаллов, включая керамику.

7 преимуществ лазерной резки листового металла

Давайте рассмотрим преимущества лазерной резки листового металла для производственного сектора.

1. Высокая точность и аккуратность

Лазерная резка подходит для резки листового металла из-за ее высокой точности. Станки оснащены возможностью выполнять сложные разрезы с предельной точностью и аккуратностью. В промышленности лазерная резка используется для резки листового металла со специфическими деталями, требующими жестких допусков.

Некоторые фрезы могут делать точные разрезы с точностью до 0,0005 дюйма. Вот почему он остается основой большинства производственных компаний. Поскольку лазеры расплавляют металлические детали, фрезы практически не производят заусенцев. Вместо этого он оставляет чистый, гладкий и острый край.

2. Автоматизированный процесс

Лазерная резка выполняется системами компьютерного числового управления (ЧПУ). Как только технический оператор вводит программы в компьютер, процесс выполняется самостоятельно. Следовательно, требуется меньше человеческого вмешательства и общего труда. Кроме того, с повышенной эффективностью резки практически отсутствует право на ошибку.

3. Предотвращение повреждений

Существует заблуждение, что лазерная резка металла вызывает деформацию. Однако это неправда. Тепло от лазерной резки воздействует только на мельчайшие части материала, не влияя на допуски.

Кроме того, процесс лазерной резки выполняется быстро; лазеры нагревают и расплавляют части, которые нужно удалить. Таким образом, тепло не оказывает существенного влияния на другие части материала. В большинстве случаев ваши материалы не деформируются и не деформируются.

4. Совместимость с большинством материалов

Еще одним важным преимуществом этого субтрактивного метода производства является его способность работать с широким спектром материалов. Он легко прорезает любой материал, будь то медь, алюминий, нержавеющая сталь или даже титан. В конце концов, это связано с использованием лазеров при очень высоких температурах для плавления материала.

5. Относительно низкая стоимость

Действительно, станки для лазерной резки стоят дорого. Однако по сравнению с другими станками с ЧПУ он более экономичен. Более того, это один станок для всех, то есть один станок лазерной резки идеально подходит для всех ваших операций по резке. Вам не нужно модифицировать машину для различных операций резки.

Кроме того, он долговечный. Устройство не соприкасается с материалами, которые вы режете, поэтому трение или износ поверхности незначительны или отсутствуют. Кроме того, он не состоит из нескольких частей, поэтому требуется меньше обслуживания и ремонта. Как правило, использование лазерного резака снижает эксплуатационные расходы по сравнению с другими обычными производственными инструментами.

6. Высокая универсальность

Помимо совместимости лазерной резки с большинством материалов, этот процесс очень универсален. В отличие от других устройств, вы можете использовать лазерный резак для нескольких функций резки, от простых до сложных, требующих жестких допусков и сложных конструкций. Эта функция делает его отличным выбором для большинства отраслей.

7. Низкое энергопотребление

Действительно, лазерным резакам требуется мощность для эффективного нагрева и плавления материалов во время резки. Однако этот метод резки более энергоэффективен, чем другие методы резки.

Кроме того, в отличие от других машин, в нем меньше движущихся частей, а значит, меньше энергопотребление. Кроме того, высокая скорость машины означает быструю резку, экономию времени и энергии.

Минусы лазерной резки листового металла

К основным недостаткам лазерной резки листового металла можно отнести следующее:

1. Требуется технический оператор

Чтобы эффективно использовать станок для лазерной резки, нужен специалист, который разбирается во всех его особенностях и может быстро выявить проблему, чтобы вовремя внести соответствующие исправления. Если вы не настроите устройство правильно, вы можете повредить ваши материалы или саму машину. Поэтому, если вы хотите запустить услугу лазерной резки, вам нужно нанять профессионала.

2. Ограничения по толщине металла

Лазерные резаки прекрасно совместимы с большинством материалов, особенно с листовым металлом. Однако при работе с толстыми металлами вы можете рассмотреть другие методы резки. В большинстве производственных отраслей лазерные резаки режут алюминиевые листы максимальной толщиной 15 мм и 6 мм для стали.

3. Выброс вредных паров и газов

Мы установили, что лазерная резка предполагает использование тепла для плавления разрезаемых материалов. Когда машина плавит каждый материал, она выделяет вредные пары и газы в окружающую среду. Поэтому рекомендуется использовать эти машины в хорошо проветриваемом помещении.

4. Высокие начальные инвестиции

Стоимость приобретения высококачественного лазерного резака высока. Это более 2000 долларов, что почти вдвое превышает стоимость других машин для резки, таких как гидроабразивные резаки. Чтобы вести бизнес с лазерным резаком, вы должны быть готовы к первоначальным инвестициям.

Ключевые советы по лазерной резке деталей

Чтобы обеспечить точность и качество лазерной резки ваших деталей, соблюдайте следующие правила.

1. Выберите правильные материалы

Выбор материала важен для любого производственного процесса. Материал, который вы выбираете для своей детали, зависит от свойств, которые вы хотите получить от конечного продукта. Помимо металлических листов, таких как алюминий и цинк, пластмассы и другие полимеры являются хорошими вариантами для изготовления деталей в зависимости от ваших потребностей. Некоторые свойства, на которые производители обращают внимание при выборе материала, включают гибкость, пластичность, пластичность, жесткость и т. д.

2. Проектируйте с помощью программного обеспечения, которое создает векторные файлы

Станки лазерной резки работают только с векторными файлами. Поэтому используйте программное обеспечение, такое как Adobe Illustrator, для векторизации ваших проектов. Эти файлы имеют такие форматы, как .ai, .step, .eps и т. д.

3. Помните о врезке

Прорезь — это часть материала, которая испаряется, когда лазерный луч фокусируется на заготовке. При проектировании своей детали вы должны учитывать разрез в своих проектах.

4. Детали не должны быть меньше толщины металла

Толщина металла является важным фактором, который следует учитывать при выборе услуги лазерной резки. Чем толще ваши металлические листы, тем меньше вероятность проникновения лазера.

5. Минимальное расстояние между линиями реза

Адекватное расстояние жизненно важно для получения наилучших результатов лазерной резки. Минимальное расстояние при лазерной резке листового металла должно равняться толщине вашего материала. Например, если вы режете металлический лист толщиной 2 мм, необходимо оставить зазор в 2 мм.

Применение лазерной резки деталей

Ниже приведены области применения лазерной резки.

1. Медицинское оборудование

Тележки, кровати, хирургическое оборудование, ортопедические штифты, стержни и т. д. — все они изготовлены из металла, вырезанного лазером. Хотя многие хирургические инструменты в настоящее время печатаются на 3D-принтере, лазерная резка — наиболее распространенный метод их изготовления.

2. Ювелирное производство

Большинство дизайнов ювелирных изделий содержат замысловатые узоры, которые лазерные резаки могут легко наметить. Часто ювелирные украшения изготавливаются из тонких материалов. Следовательно, лазерная резка хорошо подходит для изготовления ювелирных изделий.

3. Дизайн интерьера

Листовой металл с лазерной резкой — отличный выбор для комнатных перегородок, которые могут помочь улучшить общий вид комнаты и создать больше пространства. Используя точность лазерной резки в сочетании с творческим подходом производителя, вы можете придать своей комнате индивидуальный вид.

4. Аэрокосмическая промышленность

Из-за высокой точности размеров аэрокосмическая промышленность является одним из наиболее значительных пользователей технологии лазерной резки. Большинство деталей самолетов и других устройств, таких как металлодетекторы, тележки, конвейеры и т. д., во время производства подвергаются резке.

Заключение

В заключение, вы должны всесторонне понимать лазерную резку листового металла. Это передовой производственный процесс для изготовления крупногабаритных изделий и деталей с высокими требованиями к точности размеров. Вы можете решить, хотите ли вы применить этот метод для своих производственных нужд.

Если вы хотите сотрудничать с компанией, которая гарантирует качественные услуги лазерной резки, услуга WaKen по резке листового металла — это то, что вам нужно для вашего производства. Мы являемся сертифицированной по стандарту ISO компанией, предоставляющей первоклассные услуги по изготовлению листового металла для быстрого производства и производства на заказ. Независимо от того, гибка литого металла, штамповка, сварка и т. д., мы можем удовлетворить все ваши потребности в механической обработке.

Часто задаваемые вопросы

Не повредят ли лазерные резаки мои материалы?

Нет. Хотя многие считают, что высокая температура лазерной резки может повредить материалы. Однако лазерные резаки точны и работают с невероятной скоростью, так что луч расплавляет только те детали, которые вы собираетесь резать. Кроме того, высокая скорость означает, что ваши материалы не будут подвергаться воздействию высокой температуры слишком долго.

Должен ли я отдать на аутсорсинг или приобрести станок для лазерной резки деталей из листового металла?

Методы лазерной резки необходимы для различных производственных операций. Это высокоэффективный процесс, подходящий для резки большинства материалов, особенно листового металла.

Лучше отдать на аутсорсинг операции по резке, если вы управляете мелкосерийным производством. То есть нанять услугу для ваших нужд лазерной резки. Это поможет вам сократить расходы, которые можно направить на другие аспекты производства. Свяжитесь с Waken, если у вас есть вопросы по лазерной резке и изготовлению листового металла.

Помимо лазерной резки, какие другие процессы я могу выбрать для своего проекта?

Лазерная резка — не единственный высокоточный метод резки для промышленного производства. Если вы решите не использовать лазерные резаки для своего изготовления или у вас возникнут противоречия по поводу того, как вырезать формы из металлических листов? Ниже приведены отличные альтернативы для ваших производственных требований.

• Электроэрозионная обработка – электроэрозионная обработка
• Гидроабразивная резка
• Фрезерование с ЧПУ
• Пробивка