Плюсы и минусы лазерной резки металла

Технология основана на воздействии луча большой мощности на малую площадь будущего изделия. Под действием лазера материал плавится, выгорает, испаряется. Взвесь удаляется потоком газа. В разных случаях используют активные или инертные газы:

• Кислород предпочтительнее для черных и углеродистых сталей, меди и чугуна. Он ускоряет горение;
• Азот, наоборот, инертен, и вытесняет кислород. Это повышает качество кромки на твердой нержавеющей стали и мягком алюминии;
• Воздух — простое и эффективное решение для удаления отходов из зоны резания. Для него нужен только компрессор, который потребляет много электроэнергии. Это следует учитывать.

Агрегат с применением газа называют плазменным резаком. Рез получается тонким, аккуратным. Технология распространена в основном на промышленных предприятиях, на станках с ЧПУ.

Сконцентрированный пучок фотонов перемещается по заданной блоком управления (компьютером) траектории, по контуру изделия. Также луч может применяться точечно — «пробивать» отверстия. Он, в зависимости от настроек, не только прожигает металл насквозь, но и снимает ограниченный слой. С его помощью делают гравировку.

Виды материалов для лазерной резки

Универсальный инструмент режет многие металлические и неметаллические предметы:

• алмазы;
• титан;
• сталь (черная и легированная);
• оргстекло;
• полистирол;
• полиэтилен;
• ткань;
• пробку;
• бумагу;
• линолеум;
• дерево, а также фанеру, ДВП, ДСП и многое другое.

Универсальность объясняется отсутствием контакта. Лучевой инструмент не тупится, не подвергается механическому воздействию. Например, при механической резке дерева случайный гвоздь может отклонить лезвие от линии разреза. Сбить с курса световой поток невозможно.

Однако, ряд полуфабрикатов непригоден для этого вида обработки. В состав многих пластиков входят ПВХ, тефлон. При резке этих компонентов происходят химические реакции с выделением веществ, вредных для человека, и оборудования. Среди них хлор, соляная кислота, фосген и пр.

Кроме того, необходимо учитывать совместимость сырья и применяемого оборудования. Типов станков много, но наиболее часто на производстве применяются газовые (CO2) и твердотельные (в том числе оптоволоконные) машины. Они принципиально различаются длиной волны излучения. Для газовых агрегатов она составляет 10.6 мкм, а для волоконных 1.06 мкм. Оптоволоконные станки предназначены в первую очередь, для стали, чугуна, алюминия и меди, а раскраивать пластик на них не следует. Для установок с большой длиной волны, металл «прозрачен».

Технология наиболее выгодна для производства большого количества изделий с высокой точностью и производительностью, и имеет ограничения по толщине материала. Она оптимально применима: для черной и оцинкованной стали до 25 мм, алюминиевых листов — до 8 мм, а медных всего до 3 мм. Превышение рекомендованных размеров приводят, в первую очередь, к увеличению энергозатрат.

Преимущества лазерной резки

• Тонкий и аккуратный рез. Операция окончательная, не требует обработки кромок. Ширина реза от 0.2 мм.
• Бесконтактный процесс не вызывает механической деформации. Тонкие листы и мягкие, неметаллические предметы не сминаются, не растягиваются.
• Отсутствие термической местной деформации обеспечивается интенсивным охлаждением газовой струей.
• Деталь не расширяется, так как повышение температуры сосредоточено в одной точке и нагрева всего объема не происходит.
• Минимум отходов. В отличие от стружки при мехобработке, отходы удаляются с места реза потоком газа.
• Максимально полно использовать площадь листа помогает компактное расположение деталей. Оно обеспечивается автоматизированной разметкой и точностью изготовления.
• Высокая производительность труда. Скорость резания достигает 60 м/час. Операция является окончательной, и деталь не требует чистовой обработки.
• Универсальность технологического процесса. Лазером можно резать различные по свойствам материалы.

Минусы метода

• Не все можно резать лазером.
• Заготовки имеют ограничения по габаритам. Максимальный размер листа 3000×1500 мм.
• Толщина листа также ограничена.
• Токсичное производство требует хорошей вентиляции.
• Необходима высокая квалификация оператора станка с ЧПУ.
• Высокая стоимость оборудования.
• Энергоемкость процесса.

Недостатки лазерной резки не позволяют отказаться от механических средств раскроя. Нам по-прежнему не обойтись без привычной УШМ (болгарки), и простой ножовки. В единичном производстве они прекрасно справляются со своими обязанностями. А для стального проката толще 30 мм применяют плазменную резку. Она, однако, не дает такой точности как концентрированный световой луч.

Заключение

Преимущества лазерной резки металла, конечно, превосходят недостатки. Ограничения сходят на нет, если технология применяется правильно:

• Оборудование соответствует объекту обработки;
• Применение станка с ЧПУ оправдано экономически;
• Толщина заготовки не превышает рекомендованную;
• Станок настроен на выполнение конкретной задачи.

При правильной эксплуатации и обслуживании станки от компании «Radiance» окупятся быстро, и будут долго приносить прибыль.