Что можно и чего нельзя делать при лазерной резке

Лазерная резка — это процесс использования мощных лучей света для резки, нарезки или сверления материалов. Этот процесс, разработанный в 1960-х годах в Институте сварки в Англии, становится все более популярным. Фактически, станки для лазерной резки металла в настоящее время составляют крупнейший продуктовый сегмент мирового рынка резки металла, и ожидается, что спрос на эти устройства вырастет почти до 9,8 млрд долларов США к 2025 году.

Итак, как работает лазерная резка? Существует ряд различных процессов лазерной резки, но обычно они делятся на две категории:резка плавлением и абляционная резка. В своей простейшей форме лазерная резка плавлением включает в себя использование лазера для расплавления локализованного участка материала на заготовке, а затем резку расплавленного материала струями инертного газа под высоким давлением (обычно азотом, который не реагирует экзотермически с разрезаемым материалом). ). Элементы управления ЧПУ можно использовать для перемещения лазера или заготовки для создания непрерывных разрезов.

Абляционная лазерная резка использует быстрые импульсы высокоинтенсивного лазера для удаления материала послойно. Этот процесс фактически испаряется, а не плавится, и поэтому не требует газа под давлением для удаления лишнего материала. Как правило, более медленный процесс, абляционная лазерная резка используется для выполнения частичных надрезов, которые не проходят через заготовку сверху вниз (лазерная гравировка, например, является примером абляционного процесса). Напротив, при резке плавлением лазеры запускаются непрерывными волнами или более длинными импульсами, поэтому их можно использовать только для сквозного разреза заготовки.

Почему стоит выбрать лазерную резку?

Лазерная резка имеет несколько явных преимуществ. Главным среди них является его способность создавать чрезвычайно точные и аккуратные детали. Некоторые детали могут иметь допуски менее 1 мм, что делает процесс лазерной резки эффективным методом для деталей со сложными или сложными характеристиками. Крайне локализованный характер лазерной резки значительно снижает риск деформации материала заготовки, а детали, изготовленные с помощью лазерной резки, часто не требуют последующей обработки или финишной обработки поверхности.

Кроме того, лазерная резка металла не требует замены инструментов между операциями, обеспечивает большую гибкость конструкции из-за отсутствия фиксированных инструментов и может быть высоко автоматизирована, сводя к минимуму трудозатраты и сокращая время производства. Кроме того, поскольку балка является единственным инструментом, который соприкасается с заготовкой, в процессе отсутствует механическое трение, вызывающее износ инструмента.

Лазерная резка чрезвычайно распространена в промышленном производстве и хорошо подходит для производства таких деталей, как кузова автомобилей, чехлы для телефонов и листовой металл. Этот процесс также находит широкое применение в аэрокосмической, медицинской и судостроительной отраслях.

Ключевые аспекты лазерной резки

В то время как станки для лазерной резки с ЧПУ обычно используются в производстве, эффективная лазерная резка обычно требует участия квалифицированных инженеров в соответствии с передовым опытом. Инженеры и операторы станков должны помнить о трех ключевых аспектах лазерной резки:

Материал должен определять конкретный процесс лазерной резки

Хотя станки для лазерной резки металла привлекают большое внимание, лазеры также можно использовать для резки или гравировки керамики, дерева, термопластов и полимеров. Инженеры должны выбрать процесс лазерной резки, наиболее подходящий для материала детали.

Например, лазерная резка плавлением эффективна для резки большинства металлов и термопластов, тогда как абляционная лазерная резка может быть чрезвычайно эффективной для резки деталей из акрила и полиацеталя, поскольку их точки плавления и кипения настолько близки, что допускает испарение.

С другой стороны, некоторые материалы труднее резать лазером. Термореактивные полимеры и органические материалы, такие как древесина, например, горят, а не плавятся под воздействием лазера — качество, позволяющее наносить гравировку или брендинг, но не точную резку.

Не путайте увеличение мощности лазера с повышением эффективности

Хотя повышенная мощность лазера действительно означает, что можно резать быстрее — благодаря новым разработкам, позволяющим достигать скорости резки до метра в секунду, — более высокая мощность напрямую не приводит к более эффективному производству.

Чтобы достичь таких высоких скоростей резки, лазеру требуется время для ускорения, что делает лазеры высокой мощности невероятно эффективными для резки больших деталей или деталей без сложных элементов. Эти лазеры предлагают меньше преимуществ для деталей со сложной геометрией, потому что лазеру обычно приходится переходить к другому разрезу, прежде чем он сможет достичь полной скорости. При рассмотрении эффективности лазерной резки необходимо учитывать ускорение и замедление.

Разработка деталей в соответствии с требованиями процесса лазерной резки

Распространенной ошибкой является предположение, что ширина пропила настолько мала, что не имеет значения. Лазеры создают невероятно тонкие надрезы — обычно от 30 до 300 микрон, в зависимости от мощности лазера, настройки и процесса, — но эту ширину пропила все равно необходимо учитывать в конструкции резки, чтобы полученная деталь оставалась пригодной для предполагаемого применения.

Еще одним важным соображением при проектировании является наличие выступов или использование микросоединений для поддержки мелких деталей. Газ под высоким давлением, используемый при резке плавлением, требует, чтобы детали могли выдерживать собственный вес, который часто сводится к толщине детали. Как правило, толщина детали 2–3 мм и более будет уместной без выступов, но если толщина детали менее 2 мм, конструкторам может потребоваться добавить микростыки, чтобы стабилизировать деталь в процессе резки и предотвратить ее перемещение под давлением газа. Это также может предотвратить потерю и облегчить удаление мелких деталей из машины. Эти вкладки можно легко удалить во время постобработки.

Соблюдение важнейших требований безопасности

Безопасность имеет первостепенное значение в производстве. Только обученные специалисты должны использовать оборудование для лазерной резки. В зависимости от используемого материала процесс также может выделять вредные и токсичные газы, поэтому крайне важно использовать соответствующее требованиям оборудование для контроля загрязнения воздуха.

Лазерная резка:каждая деталь повышает эффективность

При правильном использовании станки для лазерной резки металла обещают точность, аккуратность и эффективность. В то время как сложные материалы и конструктивные соображения означают, что командам разработчиков и инженерам необходимо заранее потратить немного больше времени, чтобы обеспечить оптимизацию конструкции для производства, качество получаемых деталей обычно говорит само за себя. Чтобы детали производились с высочайшим качеством и скоростью, рассмотрите возможность сотрудничества с опытным производителем, работающим по запросу.

Fast Radius предоставляет превосходные цифровые производственные услуги по запросу, начиная от лазерной резки и литья уретана до литья под давлением и 3D-печати. Наша команда опытных дизайнеров и инженеров тесно сотрудничает с клиентами на каждом этапе производства и обеспечивает комплексную поддержку. От проектирования до постобработки и реализации — мы организовали наш рабочий процесс таким образом, чтобы создавать высококачественные детали, которые нужны клиентам, и тогда, когда они им нужны. Готовы начать? Свяжитесь с нами сегодня.