Лазерная обработка металлов: оборудование, технология, достоинства и недостатки

Синтез точности компьютерной программы и деликатной мощности лазерного луча – технология обработки, которая позволяет выполнять аккуратный раскрой листового металла, вырезать на поверхности самые сложные узоры и контуры, но также быстро и без дефектов выполнять простую лазерную резку металлов по заданному чертежу. Полученный результат гарантированно будет соответствовать заданному эскизу, независимо от сложности исходного чертежа – за это отвечает компьютерное программирование движения луча при резке металла.

• Каждый метр рисунка на поверхности воспроизводится со средней скоростью ~60 мм/сек., зависит от выбранного материала
• При лазерной резке используются волоконные лазерные концентрированные лучи, погрешность резки металла – максимум 0,05 мм., включая максимальную толщину листа
• Аккуратный, ровный срез даже при максимальной толщине металлов: граница плавления в процессе резки металла уходит вглубь листового материала

Полученный результат гарантированно будет соответствовать заданному эскизу, независимо от сложности исходного чертежа – за это отвечает компьютерное программирование движения луча при раскрое поверхности.

Стоимость высокоточной лазерной резки стали

Лазеры

Понятно, что основой любой лазерной установки является сам лазер. В настоящее время для промышленной резки используется несколько типов лазеров. Твердотельные лазеры на основе алюмоиттриевого граната. Накачка активного элемента производится высоковольтными разрядными лампами, непрерывными или импульсными. Длина волны излучения твердотельного лазера — 1 мкм. Режим генерации, соответственно, может быть непрерывным или импульсным, и еще есть режим так называемого гигантского импульса Q-switch.

Лазер c диодной накачкой.

Это новый современный вариант лазеров, в которых вместо высоковольтной газоразрядной лампы накачка производится мощными светоизлучающими диодами. Пока они более дороги, но зато в системе нет высоких напряжений, ресурс диодных линеек существенно выше ресурса газоразрядной лампы, и лазеры лучше управляются от электронных систем.

CО2-лазеры

— газовые лазеры на основе смеси газов CО2-He-N2. Возбуждение смеси выполняется разными видами электрического разряда в газах. Длина волны излучения CО2-лазера — 10 мкм. В настоящее время самыми компактными и эффективными являются так называемые щелевые (slab) лазеры с накачкой высокочастотным разрядом. Импульсные лазеры режут с высоким качеством не только сталь и титан, но и алюминиевые сплавы. Возможна резка и сплавов на медной основе, но здесь эффективность очень сильно зависит от химического состава.

CО2-лазеры пригодны как для резки металлов, так и неметаллов, причем почти любых, не рекомендуется использовать лазерную резку только для ряда материалов со сложной структурой — ДСП, бакелитовые фанеры, граниты. Однако для резки металлов нужен достаточно большой уровень мощности (от 500 Вт), а для резки цветных металлов — 1000 и более Ватт.

Здесь особенно эффективны щелевые CО2-лазеры, которые обеспечивают так называемый суперимпульсный режим излучения в отличие от других CО2-систем. Это значит, что световой поток не непрерывен, а состоит из импульсов с частотой 10-20 кГц, так что при средней мощности, например, 500 Вт мощность в импульсе составляет 1000-1500 Вт. При резке металлов это очень важно, так как уменьшается ширина реза, улучшается качество и снижается порог начала резки.

Твердотельные лазеры неметаллические материалы режут значительно хуже газовых, однако имеют преимущество при резке металлов — по той причине, что волна длиной 1 мкм отражается хуже, чем волна длиной 10 мкм. Медь и алюминий для волны длиной 10 мкм — почти идеально отражающая среда. Но, с другой стороны, сделать CО2-лазер проще и дешевле, чем твердотельный.

Прайс на резку листа нержавеющей стали

Технология

В настоящее время аналогичные по своим основным параметрам, набору опций и качеству машины стоят примерно одинаково. А поскольку новейшие системы лазерной резки, представляемые на российский рынок такими известными мировыми производителями, как Bystronic (Швейцария), Trumpf (Германия), Mazak (Япония), Prima Industrie (Италия), очень сходны, имеет смысл остановиться на общих свойствах и характеристиках, присущих всем этим системам. Иначе говоря, сформулировать общие тенденции в развитии технологии лазерной резки и основные признаки современного лазерного комплекса для резки материалов.

За 20 лет применения технология лазерной резки подверглась значительным усовершенствованиям в части увеличения толщины разрезаемого материала и скорости его разрезания. Современные крупные установки для лазерной резки оснащаются теперь CO2-лазерами мощностью до 6 кВт. Хотя у типовых установок мощность лазеров не превышает 4 кВт, тем не менее они позволяют стабильно резать стальные листы толщиной до 19 мм, а в отдельных случаях — до 25 мм. Для лазерной резки пластин толщиной до 12 мм из коррозионно-стойкой стали применяют закачиваемый под высоким давлением азот.

Постепенно повышаются и скорости резки. Если на типовых лазерных установках оцинкованную листовую низкоуглеродистую сталь толщиной 1,63 мм режут со скоростью 12,7 м/мин., то на лазерных установках последних выпусков эту же сталь, но уже толщиной 2 мм, режут теперь со скоростью свыше 20 м/мин. Кроме того, скорости быстрых перемещений рабочих органов достигают у них 100 м/мин. В результате производительность таких установок при лазерном сверлении листов толщиной 2 мм может достигать 3-4 отверстий в секунду.

Еще одной тенденцией развития лазерных установок является их автоматизация. В той или иной форме автоматизация применяется на большей части лазерных установок. Здесь можно отметить устройства для загрузки крупногабаритных листов, загрузочно-разгрузочные системы, а также башенные накопители, в которые заготовки сортируют по толщине и типу материала. Традиционно управление установками осуществляется от ЧПУ, в том числе на базе персональных компьютеров.

Точность лазерной резки достигает 0,1 мм при повторяемости +0,05 мм, причем качество реза стабильно высокое, поскольку зависит только от постоянства скорости перемещения лазерного луча, параметры которого остаются неизменными.

Установка лазерной резки обычно компонуется следующим образом: стол, на котором устанавливают листовые заготовки, подвижный портал с режущей головкой и УЧПУ для управления перемещением этой головки по заготовке, причем некоторые установки оснащают двумя головками. Однако такая компоновка применима только для резки небольших деталей. При резке крупных деталей или таких, где основным требованием является точность формы вырезаемых деталей, такая компоновка неэффективна.

Большинство выпускаемых теперь лазерных установок выполнено с «летающей» оптикой или подвижным лазерным лучом. Разрезаемый материал остается при этом неподвижным, а лазерный луч перемещается по нему, осуществляя программируемые резы. Сам лазер располагают непосредственно на раме установки либо рядом с ней (в этом случае система подачи луча направляет его по осям Х и Y). Установки с «летающей» оптикой предназначены для обработки заготовок размерами от 1,2х2,4 до 3х7,8 м и оснащены двумя спутниками, причем каждый из них расположен на своем рабочем столе. После отрезания одной заготовки спутники вместе со столами меняются местами, и отрезанную заготовку снимают со спутника. Такая конструкция позволяет обеспечить максимальное время использования лазерного луча, а, следовательно, и максимальную производительность установки. Продолжают выпускать и установки комбинированного типа, в которых заготовку устанавливают на столе с перемещением по оси Х, а лазерная головка перемещается по оси Y. Они хотя и проще по конструкции, но менее производительны, чем установки с «летающей» оптикой. Так, скорость позиционирования у последних выше в 3-10 раз, грузоподъемность вдвое, а если добавить второй стол, то и сменная производительность становится выше на 50-100%.

Немаловажным фактором для резки является прошивка первоначального отверстия для ее начала. У некоторых лазерных установок имеется возможность с помощью процесса так называемой летающей прошивки в холоднокатаной стали толщиной 2 мм получать до 4 отверстий в секунду. Получение одного отверстия в более толстых (до 19,1 мм) листах из горячекатаной стали при лазерной резке осуществляют с помощью силовой прошивки примерно за 2 с. Применение обоих этих методов позволяет увеличить производительность лазерной резки до уровня, достигаемого на вырубных прессах с ЧПУ.

Краткая характеристика реза: окалина обычно отсутствует, конусность менее 1ш, получаемые отверстия круглые и чистые, возможно получение совсем небольших деталей, ширина реза 0,2-0,375 мм, прижоги незаметны, тепловое воздействие очень мало, имеется возможность резки неметаллических материалов.

Прайс на лазерную резку Дюраль/Алюминий (АМЦ, АМГ)

Оборудование

Все вышеперечисленное в той или иной степени свойственно всем лучшим зарубежным образцам. Характерным признаком комплексов TRUMATIC L 3030-L 4030-L 6030 фирмы Trumpf, PLATINO 1530-2040 фирмы Prima Industrie, BYSPRINT фирмы Bystronic является соединение точного машиностроения с самой современной лазерной и управляющей техникой.

Итак, высокопроизводительные, точные, автоматизированные, достаточно простые в обслуживании — замечательные образцы современных машин. Все вроде бы хорошо. Приобретай и работай. Одно только «но». Стоят эти почти произведения искусства дорого. Средняя стоимость базовых моделей превышает полмиллиона долларов. Цена даже наших установок, выпускаемых ЗАО «Лазерные комплексы» (г. Шатура), приближается к двумстам тысячам. Поэтому быстрый возврат средств возможен только при рациональном использовании такой техники. Здесь необходимо вернуться к вопросу, который мы уже неоднократно затрагивали, — выбору оборудования под решаемую задачу. Если необходимо резать одну и ту же деталь тысячами, тогда использование подобных больших комплексов оправданно. А если у вас 10 одних, 20 других, 50 третьих, то из-за переналадок, переустановок доля непосредственно резки становится значительно меньше, и, как следствие, применение таких комплексов становится невыгодным. Есть ли выход? Во всяком случае, в качестве возможной альтернативы можно рассмотреть следующее предложение отечественных производителей.

Прайс на раскрой металла из латуни лазером

Лазерная обработка печатных плат

Несмотря на относительную простоту и высокие технические параметры комбинированной лазерно-механической системы, идеальное решение все равно состояло бы в разработке сравнительно недорогого полностью лазерного устройства, позволяющего с помощью единственного лазерного источника как обрабатывать проводящее покрытие на поверхности, так и сверлить отверстия в материале платы. В процессе исследований взаимодействия лазерного излучения с различными материалами, используемыми в электронной промышленности, стало понятно, что изготовить одно универсальное устройство на все случаи жизни не представляется возможным. Поэтому дальнейшие разработки разделились на несколько отдельных направлений.

Применение и преимущества лазерной резки металла

Любые изделия из металла в настоящее время являются основой и неотъемлемой частью деятельности человека, а потребности в предельно точном раскрое распространяются почти на все направления:

• радио, электроника, инженерия
• машиностроение, военная отрасль, промышленность
• пищевая отрасль
• медицина
• строительство и сельское хозяйство
• реклама и дизайн

Преимущества лазерной обработки приоритетны, если требуется изготовить партию или единичное готовое изделие по нестандартным размерам, с высочайшими требованиями к точности размеров и формы.

Предприятие «Профлазермет» предлагает собственный опыт, квалификацию специалистов и мощности оборудования, если требуется изготовить детали для радиоэлектронной аппаратуры, заготовки металлоконструкций, различные виды крепежных элементов, запасные части для техники и отдельные части к ним. Отдельно обращаем ваше внимание на возможность изготовления любых объемов рекламной продукции и элементов оформления интерьеров, ландшафтов, зданий.

Резка материалов

В промышленности помимо механической используется резка, основанная на электрохимическом, электрофизическом и физико-химическом воздействиях. Это — ацетиленокислородная резка и плазменная резка, обеспечивающие более высокую производительность по сравнению с механическими методами. Однако они не обеспечивают необходимой точности и чистоты поверхности реза и в большинстве случаев требуют последующей механической обработки. Электроэрозионная резка позволяет получить рез малой ширины с высоким качеством, однако характеризуется низкой производительностью.

Сфокусированное лазерное излучение позволяет резать практически любые металлы и сплавы, независимо от их теплофизических свойств. При лазерной резке отсутствует механическое воздействие на обрабатываемый материал, и возникают незначительные деформации. Вследствие этого можно осуществлять лазерную резку с высокой точностью, в том числе и легкодеформируемых и нежестких деталей. Благодаря большой мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса реза. При этом достигается такое высокое качество реза, что в полученных отверстиях можно нарезать резьбу.

Дополнительные возможности Профлазермет

Стандартный срок сдачи выполняемых работ – 5 рабочих дней. Конечно, лазерная обработка нередко требует предельно быстрого исполнения заказа, и в этом случае мы готовы рассматривать возможность производства срочных работ в индивидуальном порядке.

Каждому клиенту мы отправляем готовый объем в собственной фирменной упаковке Proflasermet – так вы будете уверены, что получаете изделия без повреждений при транспортировке.

Звоните!,

Предложения по скидкам, а также вся уточняющая информация об особенностях технологического процесса резки, экономичности раскроя, сроках и доставке, а также по любым вопросам смежных направлений – у наших опытных консультантов.

Особенности лазерной металлообработки

Из названия сразу становится понятно, что лазерную металлообработку выполняют посредством лазерного луча, который подается из специальной установки. Благодаря своим свойствам луч на небольшой площади обрабатываемой поверхности фокусирует энергию высокой плотности. В результате обрабатываемый материал начинает активно разрушаться (плавиться, сгорать, испаряться и т. п.).

Оборудование для лазерной металлообработки способно сконцентрировать на обрабатываемой поверхности энергию плотностью 108 Ватт на квадратный сантиметр. Понять, каким образом получается подобный эффект, невозможно, не разобравшись предварительно со свойствами лазерного луча. Для него характерны:

• Постоянство длины и частоты волн (монохроматичность). В этом состоит его основное отличие от световых волн. Благодаря такому свойству не составляет труда сфокусировать луч на любой поверхности, воспользовавшись обычными оптическими линзами.
• Высокая направленность и небольшой угол наклона. Это дает возможность получить сфокусированный луч.
• Когерентность, означающее согласованность и резонирование большого числа волновых процессов, происходящих в лазерном луче. Благодаря этому суммарная мощность излучения возрастает в разы.

В двух словах лазерную металлообработку можно описать следующим образом. Луч, воздействуя на обрабатываемую поверхность, быстро нагревает и расплавляет ее. А так как он продолжает действовать на подвергаемый обработке металл, то температура в месте контакта достигает точки кипения, заставляя материал испаряться.

Современные лазерные комплексы

Мировая станочная индустрия идет в ногу со временем и предлагает своим потребителям самое разнообразное оборудование для лазерной резки металла. Многокоординатные аппараты призваны заменить шумные и низко производительные механические резаки. Мощность лазера зависит от специфики производства и экономического обоснования выбранного агрегата.
Новое поколение прецизионных обрабатывающих станков с ЧПУ позволяют проводить обработку материалов с точностью до 0,005 мм. Площадь обработки некоторых моделей лазерных установок достигает нескольких квадратных метров. Большим достоинством является минимизация человеческого фактора, заключающаяся в высокой автоматизации производственного процесса.

Геометрия детали задается в программный блок, осуществляющий управление лазером и рабочим столом с заготовкой. Системы настройки фокуса автоматически выбирают оптимальное расстояние для эффективного резания. Специальные теплообменники регулируют температуру лазерной установки, выдавая оператору контрольные данные текущего состояния инструмента.

Лазерный станок оснащается клапанными механизмами для подключения газобаллонного оборудования, чтобы обеспечить подачу вспомогательных газов в рабочую зону. Система дымоулавливания призвана оптимизировать расходы на вытяжную вентиляцию, включая её непосредственно в момент обработки. Область обработки полностью экранируется защитным кожухом для безопасности обслуживающего персонала.

Лазерная резка листового металла на современном оборудовании превращается в легкий процесс задания числовых параметров и получения на выходе готовой детали. Производительность оборудования напрямую зависит от параметров станочного комплекса и квалификации оператора, создающего программный код. Технология лазерной резки металлов гармонично вписывается в концепцию роботизированного производства, призванного полностью освободить человека от тяжелого труда.

Производители предлагают различные типы лазерных станков: универсальные и специализированные. Стоимость первых на порядок больше, но они позволяют производить несколько операций и выпускать детали более сложной формы. Большое количество рыночных предложений дает возможность выбора для заинтересованных потребителей.

Приглашаем к сотрудничеству!

Наша компания использует высокоточное оборудование для качественной обработки металлических листов и заготовок лазером.

Мы делаем высококачественную резку конструкционной стали до 14 мм, нержавеющей стали и алюминия до 6 мм, латуни до 4 мм, меди до 2 мм. Для расчета стоимости необходимо прислать заявку по адресу [email protected] с приложением разверток в формате dxf, указанием количества изделий, вида и толщины обрабатываемого металла.

Минимальная стоимость услуг лазерной резки без стоимости материалов – 3000 рублей с учетом НДС. Срок выполнения работ – от 1 рабочего дня при наличии готовых разверток в формате dxf.

В случае необходимости подготовки файлов мы можем сделать их по вашим эскизам и техническим заданиям. Стоимость данных услуг определяется в каждом конкретном случае в зависимости от объема работ.

Применение аппаратов

На промышленных предприятиях чаще всего прибегают к использованию твердотельной лазерной обработки металла. Резка таким устройством, а точнее, излучение от лазера при данном режиме работы может проходить как импульсами, так и непрерывно. Основным рабочим телом в таких устройствах является рубин, стекло с примесью неодима или же такого элемента, как CaF2, то есть флюорит кальция. Наибольшее преимущество данной установки заключается в том, что она способна создать очень мощный лазерный импульс за долю секунды.

Что касается применения газовых лазеров, то они чаще всего применяются не на промышленных объектах, а в научных или же технических целях. При обработке металла лазерными станками такого типа используется смесь газообразных веществ в качестве рабочего тела. Применяется тут азот, углекислый газ и гелий. Атомы данных веществ возбуждаются под воздействием электрического разряда. Это обеспечивает такие положительные качества, как монохроматичность, а также направленность. Эти свойства выступают основными преимуществами газового лазера.

Наибольшая мощность заключается в газодинамических лазерах. Основным рабочим веществом выступает углекислый газ. Процесс протекает следующим образом. Сначала газ нагревается до определенной температуры. После этого он подается в узкий канал, в котором осуществляется расширение структуры, а также охлаждение газа. При проведении данной процедуры и возникает нужная энергия, которая используется для проведения процедуры резки лазером.