Мастерство лазерной резки листового металла: процесс, преимущества, недостатки и применения

Резка — важнейший аспект fabricación деталей в производстве. Одним из основных методов обработки металла является лазерная резка листового металла. Она подходит для резки металлов, сплавов и неметаллов.

Лазерная резка листового металла — термический процесс резки, использующий лучи света (лазеры) на заготовке для плавления или испарения материала до получения желаемой формы. Эта техника одна из самых эффективных для резки листового металла.

Статья предоставляет основную информацию о лазерной резке листового металла перед её использованием. Погружаемся прямо в тему.

Что такое лазерная резка листового металла?

Вычитающие производственные процессы критически важны для модификации материалов для изготовления деталей. Лазерная резка листового металла — один из стандартных методов резки и удаления компонентов из заготовки. Техника включает вырезку кусков материала лазерными лучами.

Техника лазерной резки работает на технологии компьютерного числового управления (ЧПУ), что обеспечивает её безупречную точность. Перед ЧПУ-резкой или лазерной операцией оператор должен ввести коды или программы, описывающие дизайны или узоры, в компьютер.

Процесс лазерной резки листового металла

Лазерная резка металла включает использование лазерных лучей для плавления металлов и сплавов, обеспечивая гладкие, острые резы. Процесс состоит из двух операций, работающих в синхронизации.

Первая — материал поглощает сфокусированный лазерный луч — энергию, вызывающую рез. Вторая — режущая сопловая головка, концентрическая с лазером, подает процессный газ, необходимый для резки. Газ защищает обрабатывающую голову от паров и брызг и помогает удалять излишки из разреза.

Существует три основных метода лазерной резки листового металла.

1. Лазерная резка плавлением (Fusion Cutting)

Использует инертный газ, в основном азот. Газ с низкой реакционной способностью непрерывно испаряет зазор резки материала. По мере удаления расплавленного материала инертный газ предотвращает окисление на краю реза без вмешательства в процесс.

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

2. Лазерная резка сублимацией (Sublimation Cutting)

Как следует из названия, материал испаряется. Вместо плавления, как в других процессах, материал мгновенно переходит из твердого состояния в газ — сублимация.

Как и при плавлении, используется инертный газ для выдувания пара материала из разреза. На краю реза нет окислителей. Часто используется для резки органических материалов: дерева, кожи, текстиля и т.д.

3. Лазерная резка горением (Flame Cutting)

Использует горючий газ — кислород для удаления расплавленного материала. Лазер нагревает заготовку, создавая самовозгорание после плавления. Кислород обеспечивает дополнительную энергию через окисление — экзотермическую реакцию.

Горение идеально для резки мягкой стали и плавких материалов, таких как керамика. Процесс может вызывать ожоги на поверхности реза, так как газ окислительный. Правильная оптимизация параметров поможет предотвратить образование заусенцев.

Типы лазеров для резки листового металла

Производители обычно используют три вида лазеров. У каждого отличительные черты, и они лучше подходят для резки конкретных материалов. Обзор трех типов:

1. Волоконные лазеры (Fiber Lasers)

Используют волоконное стекло для резки. Генерируют очень высокую мощность для мощных точных резов. Принадлежат к семейству твердотельных лазеров от «семяного лазера», усиленного специальными стеклянными волокнами.

Подходят для резки почти всех материалов: от металлов и сплавов до неметаллов, включая дерево, стекло, пластик. Помимо резки, идеальны для отжига и гравировки.

Кроме того, самые долговечные лазеры: срок службы более 25 000 часов и требуют меньше обслуживания.

2. CO₂ лазеры

Производят лазерные лучи, пропуская электрический ток через трубку, заполненную смесью инертных газов, в основном азота и гелия. Самые распространенные лазеры, так как эффективны, рентабельны и режут несколько видов материалов на высокой скорости.

Однако дают меньшую режущую мощность по сравнению с волоконными. Поэтому не лучший выбор для лазерной резки листового металла. Обычно используются для резки неметаллов и органических материалов: дерево, бумага, акрил и т.д.

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

Генерируют лучи из кристаллов Nd:YAG (неодимовый иттрий-алюминиевый гранат) или Nd:YVO (неодимовый иттрий-ортоваванадат, YVO4). Последний более распространен.

Эти кристаллы дают лучи с высокой режущей мощностью. Однако они дороги и недолговечны, с низким полупериодом около 8 000–15 000 часов. Часто применяются для резки пластиков, металлов и неметаллов, включая керамику.

7 преимуществ лазерной резки листового металла

Рассмотрим преимущества для производственного сектора.

1. Высокая точность и точность

Лазерная резка подходит для листового металла благодаря экстремальной точности. Станки способны делать сложные резы с экстремальной точностью. Промышленно лазерная резка — основной метод для резки листового металла с особыми деталями, требующими тесных допусков.

Некоторые резаки делают точные резы с точностью до 0,0005 дюйма. Поэтому она остается основой в большинстве производственных компаний. Поскольку лазеры плавят металлические части, резаки производят мало или никаких заусенцев. Вместо этого оставляют чистый, гладкий и острый край.

2. Автоматизированный процесс

Лазерная резка работает на системах ЧПУ. После ввода программ оператором процесс идет автономно. Требует меньше человеческого вмешательства и труда. Также мало или никакой погрешности с повышенной эффективностью резки.

3. Предотвращение повреждений

Существует заблуждение, что лазерная резка вызывает деформацию. Однако это неправда. Тепло от лазерной резки влияет только на микроскопические участки материала, не затрагивая допуски.

К тому же процесс быстрый: лазеры нагревают и плавят удаляемые участки. Тепло не значительно влияет на другие части материала. В большинстве случаев нет искажения или деформации материалов.

4. Совместимость с большинством материалов

Еще одно критическое преимущество — способность работать с обширным массивом материалов. Легко режет каждый материал: медь, алюминий, нержавеющую сталь или даже титан. В конце концов, это использование лазеров при очень высоких температурах для плавления материала.

5. Относительно низкая стоимость

Действительно, лазерные резаки дороги. Однако по сравнению с другими ЧПУ-станками это более рентабельно. Более того, это один станок для всего — один лазерный резак идеален для всех ваших операций резки. Не нужно модификация станка для разных операций.

Кроме того, он долговечен. Устройство не контактирует с резаемыми материалами, поэтому мало или никакого трения и износа поверхности. Также у него нет множества частей, поэтому меньше требований к обслуживанию и сервису. В общем, снижены эксплуатационные расходы по сравнению с обычными производственными инструментами.

6. Высокая универсальность

Помимо совместимости с большинством материалов, процесс высоко универсален. В отличие от других устройств, лазерный резак можно использовать для нескольких функций резки: от простых до сложных резов и тех, что требуют тесных допусков и сложных дизайнов. Эта особенность делает его отличным выбором для большинства отраслей.

7. Низкое потребление энергии

Действительно, лазерные резаки требуют энергии для нагрева и плавления материалов. Однако техника более энергоэффективна, чем другие методы резки.

Кроме того, в отличие от других станков, у нее меньше движущихся частей, что означает меньшие энергозатраты. Также высокая скорость станка означает быструю резку, экономя время и энергию.

Недостатки лазерной резки листового металла

Основные недостатки включают:

1. Требует квалифицированного оператора

Для эффективного использования лазерного резака нужен эксперт, понимающий все его функции и способный быстро заметить проблему для своевременных корректировок. Если неправильно настроить прибор, можно повредить материалы или сам станок. Поэтому для запуска услуги лазерной резки нужно нанять профессионала.

2. Ограничения по толщине металла

Лазерные резаки отлично совместимы с большинством материалов, особенно листового металла. Однако при работе с толстыми металлами стоит рассмотреть другие методы резки. В большинстве производств лазерные резаки режут алюминиевые листы макс. толщиной 15 мм и 6 мм для стали.

3. Выделение вредных паров и газов

Установлено, что лазерная резка использует тепло для плавления материалов. При плавлении каждого материала выделяются вредные пары и газы в окружающую среду. Поэтому лучше использовать эти станки в хорошо проветриваемых помещениях.

4. Высокие начальные вложения

Стоимость приобретения качественного лазерного резака высока. Более $2000, почти в два раза выше цены других резаков, например, водяных. Для бизнеса с лазерным резаком нужно быть готовым к первоначальным вложениям.

Критические советы для лазерной резки деталей

Для соответствия спецификациям точности и качества лазерной резки ваших деталей соблюдайте следующие рекомендации.

1. Выберите правильные материалы

Выбор материала важен для любого производственного процесса. Материал для вашей детали зависит от свойств, нужных для конечного продукта. Помимо металлических листов (алюминий, цинк), пластики и другие полимеры — хорошие варианты для изготовления деталей в зависимости от потребностей. Свойства, на которые смотрят производители: гибкость, ковкость, вязкость, жесткость и т.д.

2. Проектируйте с ПО, создающим векторные файлы

Лазерные резаки работают только с векторными файлами. Поэтому используйте ПО вроде Adobe Illustrator для векторизации дизайнов. Форматы файлов: .ai, .step, .eps и т.д.

3. Помните о керфе (Kerf)

Керф — часть материала, испаряющаяся при фокусировке лазерного луча на заготовке. При проектировании детали нужно учитывать керф в дизайне.

4. Детали не должны быть меньше толщины металла

Толщина металла — важный фактор для лазерной резки. Чем толще листы, тем меньше вероятность проникновения лазеров.

5. Минимальное расстояние между линиями резки

Адекватный интервал важен для лучших результатов. Минимальное расстояние при лазерной резке листового металла должно равняться толщине материала. Например, при резке листа 2 мм оставляйте зазор 2 мм.

Применения лазерной резки деталей

Ниже приведены применения лазерной резки.

1. Медицинское оборудование

Тачки, кровати, хирургические инструменты, ортопедические шплинты, стержни и т.д. содержат лазерно-раскроенные металлы. Хотя многие хирургические инструменты теперь 3D-печатаются, лазерная резка остается основным методом их fabricación.

2. Ювелирное производство

Большинство ювелирных дизайнов содержат сложные узоры, которые лазерные резаки легко воспроизводят. Часто ювелирные изделия делаются из тонких материалов. Поэтому лазерная резка хороша для ювелирной фабрикации.

3. Интерьерный дизайн

Лазерно-раскроенные листы металла — отличный выбор для перегородок, улучшающих вид комнаты и создающих больше пространства. Сочетание точности лазерной резки с креативностью производителя дает тот самый индивидуальный вид для вашей комнаты.

4. Авиационная промышленность

Благодаря высокой размерной точности авиапромышленность — один из крупнейших пользователей технологии лазерной резки. Большинство деталей самолетов и других устройств (металлодетекторы, тачки, конвейеры) проходят некоторые операции резки при производстве.

Заключение

В заключение, вы должны всесторонне понимать лазерную резку листового металла. Это передовий производственный процесс для крупносерийной фабрикации и деталей с высокими требованиями к размерной точности. Вы можете решить, хотите ли применить метод к своим производственным нуждам.

Если хотите сотрудничать с компанией, гарантирующей качественные услуги лазерной резки, сервис резки листового металла WayKen — то, что вам нужно. Мы сертифицированная по ISO компания, предоставляющая услуги высокого уровня по обработке листового металла для быстрого производства и кастомного производства. Независимо от гибки, штамповки, сварки и т.д., мы удовлетворим все ваши обработку нужды.

FAQ

Повредят ли лазерные резаки мои материалы?

Нет. Многие думают, что высокая температура лазерной резки может повредить материалы. Однако лазерные резаки точны и работают с невероятной скоростью, так что луч плавляет только те части, которые вы хотите резать. Высокая скорость означает, что материалы не подвергаются высокой температуре слишком долго.

Стоит ли аутсорсить или купить лазерный резак для своих деталей из листового металла?

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

Лучше аутсорсить операцию резки, если вы ведете малое производство. То есть нанять сервис для ваших нужд в лазерной резке. Это поможет сократить затраты, которые можно направить на другие аспекты производства. Свяжитесь с WayKen для ваших нужд в лазерной резке и обработке листового металла.

Какие еще процессы можно выбрать для проекта, кроме лазерной резки?

Лазерная резка не единственный высокоточный метод резки для промышленного производства. Если вы выбираете не использовать лазерные резаки или сомневаетесь, как вырезать формы в металлических листах? Ниже отличные альтернативы для ваших производственных требований.

• ЭДМ — Электроэрозионная обработка
• Водяная резка
• ЦНЦ-фрезеровка
• Пробивка (Punching)