Освоение лазерной резки стали: основы и руководство по выбору оборудования

Лазерная резка — важное технологическое достижение последнего полувека. Лазерная резка стали — ключевое применение, так как стальные материалы широко используются в жизни.

Высокоплотный лазерный луч плавит материал в точке фокуса на поверхности стали. Это позволяет вырезать детали и формы из различных сталей с высочайшей точностью. Лазерно-вырезанные стальные детали повышают гладкость и надежность современных машин и оборудования.

Статья дает базовые знания о лазерной резке стали и рекомендует лучшие металлорежущие лазерные станки. Надеюсь, это поможет в разработке ваших проектов.

Можно ли резать сталь лазером?

Однозначно ДА.

Лазерная резка стали считается одним из самых эффективных и точных методов ЧПУ-обработки металла. Можно использовать как CO2-, так и волоконно-лазерные станки. Оба режут сталь, но между ними большая разница.

CO2-лазерные станки используют CO2-источник (длина волны 10,6 мкм, хорошая стабильность). Могут резать сталь, но толщина резка мала. Например, 130-Вт CO2-лазер режет 1 мм нержавейки и 1 мм углеродистой стали. Мощность ниже 130 Вт плохо справляется с металлами. Требуется специальная насадка для резки металла и, вероятно, медная сопловая насадка. CO2-лазеры слабеют при резке тонких стальных листов. Поэтому сейчас CO2-станки применяются в основном для неметаллов.

Blue Elephant предлагает комбинированные CO2-станки для резки и металлов, и неметаллов. Смотрите видео резки нержавейки и углеродистой стали комбинированным CO2-лазером.

Волоконно-лазерные станки с волоконным источником созданы для резки различных металлов. Это лучший выбор для проектов по лазерной резке стали. Разные мощности позволяют резать сталь широкого диапазона толщин. Лазерная резка стали требует вспомогательного газа: для нержавейки — азот, для углеродистой стали — кислород. Blue Elephant предлагает множество моделей волоконно-лазерных станков.

Лазеро-резаемые стальные материалы

Сталь — железо-углеродный сплав с содержанием углерода <2%. По составу: углеродистая и легированная сталь. По свойствам: конструкционная, инструментальная, специальная. Волоконно-лазерный станок режет большинство типов стали. Наиболее частые: нержавеющая и углеродистая сталь.

Основные материалы для волоконно-лазерной резки:
• Углеродистая сталь (высокое содержание углерода)
• Низкоуглеродистая сталь
• Нержавеющая сталь (хром для коррозионной стойкости)
• Другие легированные стали (добавки для повышения прочности)

Толщина лазерной резки стали

В практике ЧПУ-обработки толщина резки зависит от множества факторов: типа и мощности лазера, среды, скорости, качества станка. Подходящий вспомогательный газ улучшает способность к резке. Абсолютного значения толщины не существует. Резка углеродистой стали опирается на горение в кислороде, нержавейки — на мощность лазера. Обычно 1000-Вт волоконный лазер режет углеродистую сталь ~10 мм, но нержавейку той толщины резать трудно. Увеличение толщины может ухудшить качество кромки и скорость.

Мощность лазера	Материал	Макс. толщина резки	Примечания
1000 Вт	Углеродистая сталь	12 мм	Относительно шероховатая кромка
	Нержавеющая сталь	4,5 мм	Небольшие заусенцы/шлак на нижней поверхности
1500 Вт	Углеродистая сталь	14 мм	Относительно шероховатая кромка
	Нержавеющая сталь	5 мм	Небольшие заусенцы/шлак на нижней поверхности
2000 Вт	Углеродистая сталь	16 мм	Шероховатая структура
	Нержавеющая сталь	12 мм (O2)	Хорошее качество реза
4000 Вт	Углеродистая сталь	25 мм	Высокие требования к условиям резки
	Нержавеющая сталь	20 мм	Небольшие заусенцы/шлак на нижней поверхности

Данные — теоретические значения при экстремальных условиях, только для справки. Реальная толщина может быть меньше.

Лазерные станки для резки стали

Для серийного производства рекомендуем волоконно-лазерные станки для листов и труб. CO2-станки подходят для нержавейки и углеродистой стали, но толщина мала, потребление энергии высокое.

Форма заготовок: листы, трубы, профильные пруты. Волоконно-лазерные станки Blue Elephant делятся на три типа: для листов, для труб, комбинированные (листы + трубы).

Лазерные станки для резки труб

Узкие, компактные, для резки стальных труб и профилей. Режут круглые, квадратные, прямоугольные трубы, а также профили V, H, L, U (рельсы, металлические двери/окна, строительство, инфраструктура).

Высокопрочная механическая конструкция исключает деформацию и вибрацию, обеспечивая точность. Помимо двойных патронов — автоматическое устройство поддержки длинных труб, снижающее деформацию.

Оптимизированная оптическая схема и эффективный газопоток улучшают качество реза. Независимый электрошкаф разделяет силовую и слаботочную цепи, снижая помехи, упрощая обслуживание и теплоотвод, защищая от пыли и статики.

Множество моделей под разные длины и веса труб. Выбирайте под свои задачи.

Смотрите видео резки круглых и квадратных нержавеющих труб.

Лазерные станки для резки листового металла

Назначены для резки стальных листов: нержавейка, углеродистая сталь, легированные стали, алюминий, медь и др.

Спецификации подбираются под нужды: размер стола, мощность лазера, бренд лазера, защитный кожух, сменный стол и т.д. Чем выше мощность, тем больше толщина резки и выше цена.

Автоматическая смена столов (25–40 с) экономит время загрузки и ручной труд.

Доступны автофокус и ручной фокус. Скорость автофокуса до 10 м/мин, повторяемость 50 мкм. Коллимирующая защитная линза с пылепередающим дизайном, увеличенное расстояние до сопла продлевает жизнь линзе.

Смотрите видео резки углеродистой стали 3, 6, 16, 20 мм. Чем толще лист, тем ниже скорость.

Комбинированные станки (лист + труба)

Сочетают функции двух вышеописанных станков. Режут и листы, и трубы. Если нужно резать и то, и другое — лучший выбор.

Особенности: автофокусная головка, сваренная станина из толстостенной трубы, алюминиевый перебор и др. Обеспечивают стабильный, точный и безопасный процесс.

Услуги лазерной резки металла

Металлорежущие лазерные станки всё еще дороги для любителей. Дешевые низкомощные (<100 Вт) едва поцарапывают металл.

Металлорежущий лазер нужен от 300 Вт — от $10 000. Плюс вспомогательные газы — доп. расходы. Проблема — размеры: нужен цех/комната.

Если не можете купить станок или нужен разовый проект — обратитесь к услугам лазерной резки. Много онлайн/офлайн-провайдеров. Идеально для редких заказов. Если вы производитель стальных деталей/оборудования — покупка станка выгоднее.

Меры предосторожности при лазерной резке стали

Волоконно-лазерный резак — не игрушка, особенно для металлов. Риск серьезных травм и повреждений. Многие не понимают эксплуатацию, что ведет к инцидентам. Основные меры предосторожности:

1. Ржавчина на поверхности листа

Трудно прорезать ржавую нержавейку, результат плохой. Ржавчина может брызгать на сопло и повредить его. Поврежденное сопло смещает луч, ухудшая точность. Может повредить оптическую и защитную системы, даже вызвать взрыв. Удаляйте ржавчину перед резкой.

2. Краска на поверхности листа

Иногда на стали есть краска (редко). Много красок токсичны. Лазерная резка с краской выделяет токсичные пары, вредные для здоровья. Обеспечьте своевременное удаление паров.

3. Заусенцы на кромке реза

Причины и устранение:
1) Смещение фокуса — провести тест фокуса и скорректировать.
2) Недостаточная мощность — проверить генератор и настройки кнопки управления.
3) Слишком низкая скорость — увеличить скорость резки.
4) Загрязненный газ — использовать качественный режущий газ.
5) Нестабильность после долгой работы — перезагрузить станок.

4. Лазер не пробивает лист

Причины: сопло не соответствует толщине — заменить сопло или резать более тонкий лист. Снизить скорость, если она слишком высокая. Регулярно чистить сопло от инородных тел.

5. Аномальные искры при резке низкоуглеродистой стали

Влияет на качество кромки. При нормальных параметрах проверить:
1) Сильный износ сопла — заменить.
2) Без нового сопла — повысить давление газа.
3) Ослабленная резьба соединения сопла/головы — немедленно остановить резку, проверить соединение.

Другие проблемы (деформация, окрашивание) рассмотрены в статье «Факторы, влияющие на качество лазерной резки».

Заключение

Лазерная резка стали — главное применение лазерной технологии в листовом металле. Как и любая технология, она эволюционирует — всегда есть преодолеваемые препятствия.

Мощность лазера, фокусное расстояние, скорость резки — критически важны для качества. Нужно хорошо знать станок и материал перед началом проектов.

Лазерные станки бывают разными моделями и конфигурациями. Мы также кастомизируем под ваши нужды. Будем стараться удовлетворить ваши требования и помочь реализовать проекты.