Зачем использовать лазерный резак по металлу?

Это также работает не только на стальных пластинах, но и на алюминиевых пластинах, низкоуглеродистой стали, нержавеющей стали и многих других. Процесс лазерной резки очень точен и обеспечивает превосходное качество резки. Очень маленькая ширина разреза и небольшая зона термического влияния, что делает разрезы чрезвычайно сложной геометрии, формы и маленькие отверстия.

Многие могут не знать, что слово «ЛАЗЕР» является аббревиатурой усиления света за счет стимулированного излучения. Настоящий вопрос заключается в том, как свет может просто прорезать стальную пластину? В этой статье мы ответим на этот и другие важные вопросы, касающиеся лазерной резки металла.

Лазерный луч — это столб света с очень высокой интенсивностью, длиной волны или цветом. В типичном CO2-лазере эта длина волны находится в инфракрасной части светового спектра и поэтому невидима для человеческого глаза. Световой пучок очень узкий и имеет диаметр почти 10 мм, когда проходит через путь луча аппарата.

Это через лазерный резонатор, который создает луч. Есть много способов отразить его во множестве путей многими зеркалами или сгибателями лучей. И, наконец, последний способ – практически сфокусироваться на стальной заготовке. Этот очень интенсивный лазерный луч движется по траектории, проходящей через сопло, и затем направляется на пластину. Через это отверстие сопла также проходит сжатый газ, такой как кислород или азот.

Специальная линза для лазера

Для фокусировки лазерного луча можно использовать специальную линзу или изогнутое зеркало, и это делается в лазерной режущей головке. Луч должен быть точно сфокусирован, чтобы форма фокальной точки и плотность энергии были идеально круглыми и когерентными в этой точке и центрировались в сопле.

Плотность тепла в этой точке очень высока, когда вы концентрируете большой луч в одной точке. Не забудьте сфокусировать солнечные лучи на листе с помощью увеличительного стекла и узнать, как это может вызвать пожар. А теперь подумайте о концентрации 6 кВт энергии в одном месте, и вы можете себе представить, насколько жарко будет в этом месте.

Быстрый нагрев, плавление и частичное или полное испарение материала вызваны высокой удельной мощностью. Тепла от лазерного луча достаточно, чтобы начать традиционный кислородно-топливный процесс горения при резке низкоуглеродистой стали, а газ для лазерной резки представляет собой чистый кислород, очень похожий на газокислородную горелку.

Лазерный луч плавит материал при резке нержавеющей стали или алюминия, а азот под высоким давлением выдувает расплавленный металл из зазора.

Режущая головка перемещается по металлической пластине по форме желаемой детали на лазерном резаке с ЧПУ, тем самым отрезая часть от пластины. Емкостная система контроля высоты поддерживает очень точное расстояние между кончиком сопла и режущей пластиной.

Это расстояние важно, так как оно определяет, где находится фокус по отношению к поверхности пластины. На качество реза можно влиять, поднимая или опуская фокус чуть выше поверхности пластины, на поверхности или чуть ниже поверхности. Есть много, много других параметров, которые также влияют на качество резки. Однако при надлежащем контроле лазерной резки получается стабильный, надежный и высокоточный процесс резки.

Резка стали с помощью газокислородной, плазменной и лазерной резки

Существует множество способов резки листов из мягкой стали, подходящих для автоматизации. Однако не все методы пригодны для более тонких листов, другие — для более толстых. Некоторые быстрые, некоторые медленные. Одни дешевые, другие дорогие. Есть точные способы, а есть несколько неточных.

Давайте теперь сравним сильные и слабые стороны каждого процесса, а затем перечислим некоторые критерии, которые можно использовать, чтобы решить, какой процесс лучше всего подходит для вашего приложения.

Кислород и газокислородное топливо

Резка с помощью кислородной или газовой горелки на сегодняшний день является самым старым процессом резки, который можно использовать для мягкой стали. Обычно считается, что это простая процедура, а оборудование и аксессуары относительно недорогие. Кислородно-топливная горелка может прорезать очень толстый лист, что в основном ограничивается количеством подаваемого кислорода.

Нередко при использовании кислородной горелки используется сталь диаметром 36 и даже 48 дюймов. Однако, когда дело доходит до профилирования стального листа, большая часть работы выполняется на листе толщиной 12 дюймов и тоньше. Правильно отрегулированная кислородно-топливная горелка обеспечивает гладкую квадратную поверхность среза. Внизу мало шлака, а пламя предварительного нагрева лишь слегка закруглено вверху. Эта поверхность идеально подходит для многих применений без дополнительной обработки.

Как насчет полезной плазменной резки?

Плазменная или газовая резка идеально подходит для панелей толщиной более 1 дюйма, но с некоторыми трудностями может использоваться для панелей толщиной до 1/4 дюйма. Это относительно медленный процесс, который занимает около 20 дюймов в минуту на 1-дюймовом материале. Еще одним преимуществом кислородной резки является то, что вы можете легко выполнять резку несколькими резаками одновременно, что повышает вашу производительность.

Плазменная резка — это прекрасный процесс резки листов из мягкой стали, который обеспечивает гораздо более высокие скорости, чем кислородная резка, но требует определенного качества кромки. С плазмой тут сложно. Качество кромки хорошее, обычно от 1/4 до 1,5 дюйма в зависимости от тока резки.

Общая прямоугольность кромок начинает ухудшаться по мере того, как доска становится очень тонкой или очень толстой, хотя гладкость кромок и характеристики образования шлака могут оставаться достаточно хорошими.

Плазменное оборудование может быть более дорогим по сравнению с кислородно-топливной горелкой, поскольку для полной системы требуется источник питания, водяной охладитель (в системах более 100 А), газовый регулятор, кабели горелки, комбинированные шланги и кабели и сама горелка.

Однако повышенная производительность плазмы по сравнению с кислородным топливом быстро окупится системными затратами. Вы можете резать плазму несколькими резаками одновременно, но обычно это связано с дополнительными затратами, ограниченными двумя резаками. Однако некоторые заказчики предпочитают иметь до трех или четырех плазменных систем на одном станке.

Однако обычно это производители высокого класса, которые вырезают большое количество одних и тех же деталей для обеспечения работы производственной линии.

Лазерная резка — лучшее решение!

Процесс лазерной резки подходит для резки низкоуглеродистой стали толщиной до 1,25 дюйма. За исключением 1-дюймового барьера, все должно быть в порядке, чтобы он функционировал надежно, включая материал (лазерный луч), чистоту газа, состояние сопла и качество луча.

Лазер — не очень быстрый процесс, так как мягкая сталь — это, по сути, просто процесс обжига, в котором вместо предварительно нагретого пламени используется сильное тепло сфокусированного лазерного луча. Поэтому скорость ограничена скоростью химической реакции между железом и кислородом. Однако лазер — очень точный процесс.

Создает очень узкую ширину реза и поэтому может вырезать очень точные контуры и точные маленькие отверстия. Качество краев, как правило, очень хорошее, с очень небольшими линиями зубцов и отставаний, очень прямыми краями и небольшим количеством или отсутствием чесотки.

Еще одним важным преимуществом лазерного процесса является его надежность. Срок службы расходных материалов очень велик, а автоматизация станка очень хороша, так что многие операции лазерной резки можно выполнять «с выключенным светом». Представьте, что загружаете на стол огромный кусок стальной пластины размером 250 на 1000 мм и толщиной 1/2 дюйма, нажимаете кнопку пуска и едете вечером домой. Когда вы вернетесь утром, вы сможете разрезать сотни кусочков и быть готовыми к разгрузке.

Из-за сложности подачи луча CO2-лазеры не подходят для резки несколькими головками на одном станке. Однако с помощью волоконных лазеров можно резать несколькими головками.