Логотип

Логотип
Нижний Новгород. Строительные материалы
603037 Нижний Новгород, ул. Федосеенко, д. 54
тел./факс 8 (831) 225-44-50, 223-55-05, 229-06-66, 223-55-45, 225-77-78, 223-73-53, 225-71-31
 
           

Установка лазерной резки


Правильная установка лазерной резки

Установка лазерной резки способна помочь изготовить изделия различной формы и размеров. Такое оборудование характеризуется высокой скоростью выполнения работы, а также высоким уровнем точности.

При помощи установки для лазерной резки из листового металла можно вырезать по эскизу абсолютно любые фигуры.

Процесс лазерной резки металлических деталей

Резка с помощью лазера — довольно новая технология, занявшая лидирующие позиции в области обработки металлических деталей. Этот процесс происходит с помощью систем большой мощности, направленных на материал. Концентрация их луча настолько велика, что может обработать любую поверхность.

Производимый луч в месте контакта с поверхностью металла создает температуру, равную температуре его плавления. Резка металла происходит в среде с активным газом. Им чаще всего выступает кислород, который подается для увеличения скорости процесса, удаления продуктов горения. Благодаря действию кислорода происходит равномерное нагревание всех слоев металла. Это продолжается до тех пор, пока поверхность металлического изделия не будет прорезана до конца.

Точность подобного процесса достигается автоматически. С помощью заданной компьютерной программы можно получить металлическую деталь любой конфигурации. Этот метод обработки позволяет обрабатывать детали, имеющие особо сложные контуры.

Эскизная установка для лазерной резки.

Для листового металла чаще всего используют оборудование, основанное на работе твердотельных или газовых лазеров. Благодаря таким установкам контур на металлическом изделии не деформируется, что обычно характерно для механической обработки. Установки лазерной резки металла способны выполнить данную процедуру очень быстро. К тому же эта процедура характеризуется высокой точностью. Процесс обрабатывания детали выполняется с образованием минимального количества отходов.

Лазерная резка может применяться для твердосплавных металлов. Этот метод используют для обработки стали, алюминия и его сплавов, цветных металлов.

Оборудование для лазерной резки металла способно решить такие нелегкие задачи, как получение отверстий небольшого диаметра в сверхтвердых материалах. Кроме того, эти установки могут обработать утолщенные детали и изделия сложной формы. Оборудование для подобного процесса применимо к обработке деталей, выполненных из тонких и хрупких материалов.

В связи с тем, что механическое воздействие на материал отсутствует, полученная деталь имеет ровные и качественные края, которые не требуют дальнейшей обработки.

Вернуться к оглавлению

Технология лазерной резки металла.

Процесс обработки металла с помощью лазера благодаря своим преимуществам очень распространен. К плюсам можно отнести следующее:

  • высокая точность;
  • автоматизация процесса;
  • минимизация отходов;
  • возможность изготовления изделий любой формы и размеров;
  • возможность вырезания деталей сложной конфигурации;
  • получение ровного и качественного среза, не требующего дополнительной обработки;
  • возможность резки сверхтвердых, тонких и хрупких материалов.

Вернуться к оглавлению

В качестве оборудования для резки металла могут выступать различные станки.

Чаще всего они состоят из рабочей поверхности и лазерной головки, управление которой происходит в автоматическом режиме. Это стало возможным благодаря применению блока-управления, содержащего компьютер со специально разработанным программным обеспечением.

Лазерная головка перемещается по направляющим с высокой точностью, что позволяет получить четкий и ровный контур.

Схема устройства лазерного резака.

Программное обеспечение обработки изделий с помощью лазера позволяет определить последовательность производимых операций. С ее помощью можно регулировать мощность самого луча, что позволяет следить за глубиной проникновения. Для того чтобы раскроить лист, необходимо перенести в блок-управления установки заранее выбранный чертеж.

Установки не требуют подготовленного фундамента, поэтому устанавливать их можно в любом месте. К тому же процесс обработки металла требует незначительных затрат электроэнергии.

Единственным недостатком подобного оборудования с использованием лазера является его высокая стоимость. Разброс цен на такие аппараты довольно велик, однако если правильно их эксплуатировать, то они быстро окупятся. Готовые изделия, полученные с помощью обработки лазером, имеют высокую рентабельность.

Вернуться к оглавлению

Классификация оборудования для обработки металлических изделий с помощью лазера производится по его рабочим параметрам:

  • материалу используемой металлической заготовки;
  • мощности излучения лазера;
  • составу применяемого газа;
  • давлению газа, используемого для резки.

Станки для резки лазером головкой делятся на кислородные, испарительные, термоскалывающие, а также на установки резки в инертном газе и кислородные с поддержкой лазера.

Вернуться к оглавлению

Схема лазерной указки.

Данные установки используются не только для лазерной резки металла, но и для гравировки. Кроме того, на таком оборудовании можно организовать производство изделий мелкими сериями. Это стало возможным после того, как стали применять раскройку листов с помощью специального программного обеспечения, что позволяет снизить расходы на изготовление форм для литья. Для мелкосерийного производства чаще всего используют аппараты небольшого размера и оснащенные прибором невысокой интенсивности.

Установки для выпуска крупных партий продукции представляют собой целые системы. Они состоят из рабочего координатного стола, лазера и блока-управления. Для работы нужна специальная программа с поддержкой векторной графики.

Данное оборудование призвано вырезать детали сверхсложных контуров, а также объемные изделия.

Высокоточные установки используют, например, для изготовления металлических форм для производства газобетона своими руками.

Обработка металла на оборудовании, в основе которого лежит применение лазера, завоевывает лидирующие позиции среди современных технологий. Этот процесс позволяет упростить процедуру резки и увеличить ее скорость. В результате получается готовое изделие с ровными краями. Кроме того, этот метод можно применять для различных поверхностей, которые трудно обработать другими способами. К таким можно отнести сверхтвердые, хрупкие или тонкие материалы.

moiinstrumenty.ru

Оборудование для лазерной резки металла – современная обработка материалов

Лазерная резка, так же как и плазменная или газовая, является немеханическим способом раскроя металла, основанном на термическом воздействии. Лазерный луч, испускаемый специальным оборудованием, направляется и концентрируется на заготовке, достигая размеров площади контакта всего в несколько микрон. При этом кристаллическая решетка разрезаемого материала разогревается до температуры плавления.

В то же время, площадь луча настолько мала, что вся заготовка во время обработки остается практически холодной, а линия реза отличается минимальной погрешностью в десятые доли миллиметра. В месте резки металл плавится и может одновременно выкипать (испаряться). Расстояние между поверхностью заготовки и рабочим органом оборудования, испускающим лазерный луч, должно быть не более нескольких сантиметров. Лазером можно выполнять точные, аккуратные разрезы металлических заготовок небольшой толщины.

Филигранность обработки настолько велика, что вышедшая из лазерной установки деталь обычно не нуждается в какой-либо завершающей обработке и может сразу использоваться или передаваться на последующий этап технологического процесса. Лазерным лучом можно не только резать металл, но и фрезеровать, делать впадины, углубления заданного размера и многое другое. Только внутреннюю резьбу выполнить невозможно. Аппарат лазерной резки применяют и для гравировки. Процесс не требует использования сложного оборудования, мощность лазера не должна быть большой.

Лазерная резка считается самой качественной и современной среди всех остальных вариантов раскроя металла. Этот новый способ позволяет выполнить разрез по заданным критериям. Лазером можно обрабатывать любые металлы, независимо от их теплопроводности.

Концентрация энергии, которую обеспечивает луч, настолько высока, что металл в месте резки плавится. При этом область термического воздействия настолько мала, что минимальна и деформация изготовленной детали. Благодаря этому лазерную резку возможно использовать в обработке нежестких металлов.

Преимущества резки металлов лазером:

  1. Заготовка не подвергается механическому воздействию – можно резать легкодеформируемые и хрупкие материалы.
  2. Возможность работы с твердыми сплавами.
  3. Высокая точность реза и идеально ровные края кромки, без заусениц, наплывов и иных дефектов.
  4. Отсутствие потребности в последующей обработке изготовленных деталей.
  5. Возможность вырезать детали любой формы, даже самой сложной.
  6. Легкость управления лазерным оборудованием – достаточно в какой-либо чертежной программе подготовить рисунок будущего изделия и перенести его в компьютер установки для резки.
  7. Высокая производительность (примерно в 10 раз быстрее, чем газовой горелкой).
  8. Высокоскоростная обработка тонколистового проката.
  9. Детали на листе металла можно разместить максимально компактно – высокая экономичность расхода материала.
  10. Экономическая эффективность при изготовлении малых партий деталей, для которых делать формы для прессования или литья нецелесообразно.

Недостатки:

  1. Высокая стоимость оборудования.
  2. Низкая эффективность при работе со сплавами и металлами, обладающими высокими отражающими свойствами (к примеру, алюминий, нержавеющая сталь).
  3. Максимальная толщина металла 20 мм.

Оборудование для лазерной резки металла, как правило, состоит из ниже перечисленных основных узлов:

  • излучателя;
  • системы транспортировки и формирования излучения;
  • системы формирования газа и его транспортировки;
  • координатного устройства;
  • системы автоматизированного управления (САУ).

Излучатель генерирует лазерный пучок с требуемыми для резки, оптическими, мощностными и пространственно-временными характеристиками. Он состоит из:

  • системы накачки;
  • активного элемента;
  • резонатора;
  • устройства модуляции лазерного излучения (при необходимости).

В качестве излучателя в оборудовании для обработки металла используются газовые и твердотельные лазеры, функционирующие в непрерывном и импульсном режимах. Система транспортировки и формирования излучения передает, фокусирует и направляет пучок от излучателя на деталь, подвергаемую резке. Состав системы:

  • юстировочный лазер;
  • оптические объективы (трансформаторы);
  • оптический затвор;
  • устройство изменения плоскости поляризации;
  • поворотные зеркала;
  • система фокусировки;
  • система стабилизации фокальной плоскости и величины зазора до детали.

Система формирования газа и его транспортировки подготавливает состав требуемых параметров и подает его через сопло в зону реза. Координатное устройство обеспечивает относительное перемещение детали и лазерного луча в пространстве. Включает в себя привод, двигатели, исполнительные механизмы. САУ предназначена для управления и контроля параметрами лазера, формирования и передачи команд на предусмотренные исполнительные модули систем формирования и транспортировки излучения и газа, а также координатного устройства. САУ состоит из:

  • датчиков параметров функционирования лазера (давления, состава рабочей смеси, температуры и других);
  • датчиков рабочих параметров излучения (стабильности оси направленности, расходимости, мощности и других);
  • систем управления затвором и адаптивной оптикой;
  • системы управления работой координатного устройства.

Твердотельные лазерные установки для резки металла конструктивно более просты и, в тоже время, менее мощные, чем газовые. Величина этой характеристики для них составляет в среднем 1–6 кВт. Сердце излучателя твердотельного лазера – стержень (активный элемент) из алюмоиттриевого граната, рубина или неодимового стекла. Стержень непрерывно подвергается накачке (возбуждению) световым потоком от специальных мощных ламп. Система отражателей фокусирует лазерное излучение, резонатор его усиливает, луч передается через систему призм к головке, где происходит его окончательное формирование и подача на заготовку. Управление всеми узлами оборудования происходит автоматически по заложенным в память станка программам.

В газовых лазерах активным элементом является углекислый газ, гелий или азот, закаченные в газоразрядную камеру. Возбуждение газа производится непрерывными электрическими импульсами высокой частоты. Такая конструкция позволяет при сравнительно небольших габаритах установки получать мощности 20 кВт и более, что необходимо для резки сверхпрочных сплавов.

Лазерная головка для резки металла, куда передается луч, обеспечивает его оптимальную стабильность при раскрое и резке, а также неизменность необходимого фокусного расстояния (даже при неровной поверхности металла). Заменой линзы головки можно менять толщину обрабатываемого материала (не на всех установках). Головка оснащена концентрическим соплом, через которое под давлением подается газ, выдувающий расплавленный материал из разреза и одновременно защищающий от продуктов обработки линзу. В области резки может быть предусмотрено дымоулавливание.

В случае обдува азотом луч расплавляет, а струя газа удаляет расплавленный металл из разреза. Азот используют, когда нежелательно окисление разрезаемого материала. Например, если подавать кислород при обработке нержавеющей стали, то ее сопротивляемость коррозии существенно понизится (для обработки нержавейки пригоден только чистейший азот). Резка алюминиевых деталей в кислороде сопровождается образованием неровных, с заусенцами срезов. При обработке в азоте материал только плавится, но не испаряется и не горит. Температура резки ниже, чем с кислородом, но и меньше скорость работы. Фокус луча обычно должен находиться у противоположной от источника излучения стороны листа.

При использовании кислорода температура резки выше, чем с другими газами. Как следствие, увеличивается скорость обработки и возможная толщина листа металла, который при некоторых условиях частично испаряется. Все это является следствием того, что кислород, попадая на поверхность раскаленного лазерным лучом металла, вступает с последним в реакцию окисления, которая сопровождается выделением тепла. Скорость резки тем выше, чем чище кислород. Для лазерной резки могут использоваться и другие газы – выбор зависит от вида и толщины металла, предполагаемой последующей обработки.

tutmet.ru

Установка лазерной резки

На производствах используются лазерные комплексные установки для резки. Они отличаются от станков большими рабочими поверхностями, площадь которых несколько квадратных метров. Естественно, что стоит комплект не как лазерный станок – цена возрастает в разы и доходит до десятков тысяч евро.

В комплекс входит технологический лазерный аппарат, столешница и компьютер. В комплекте с комплексом продаётся ПО, связывающее форматы рабочего стола и пакеты AutoCAD, CorelDraw и все программы, которые отвечают за поддержание векторной графики.

Как твердотельный лазер производит резку

Лазерная резка имеет свои тонкости, которые следует учитывать. Например, рез по внутреннему и внешнему контуру. Представьте, что нужно вырезать литеру О. Она имеет свою толщину. Поэтому мы должны вырезать две окружности: по внешнему контуру и по внутреннему. Вырезав внешний круг или овал, мы уже не сможем вырезать внутреннюю окружность, так как вырезанная буква выпала из материала. Иногда требуется учитывать, в каком направлении должен двигаться луч, вырезая круг. Подобные нюансы должны решаться на этапе программирования, необходимо предъявить к управляющей программе более жёсткие требования.

Комплексы оснащаются различными лазерами. Если установлено твердотельное лазерное устройство, то на нём возможно разрезать металлические листы, имеющие размер в толщину до 3 миллиметров. При величине материала 1 миллиметр скорость реза будет достигать 20 мм/сек. Если материал слишком толстый, то будет замедляться скорость работ и качество разреза.

К недостаткам твердотельных лазеров можно отнести то, что ими не удобно резать пластик. Для этих целей они используются крайне редко. Что касается органического стекла, то разрезать его на данном оборудовании будет невозможно, так как лазерный луч проходит сквозь него. Оргстекло прозрачное и пропускает излучение.

Лазерная комплексная установка на углекислом газе

Такое устройство используется гораздо чаще, так как оно является универсальным. На нём можно резать что угодно, хоть шестерёнки в автомобиле, хоть картон и бумагу. Поэтому для любого производства выгодней агрегат, на каком можно обрабатывать различные материалы.

Если рассматривать оба эти типа оборудования при гравировке, то твердотельный лазер отлично подойдёт для работы с плотными материалами, такими, как камень и металл. Устройство, работающее на углекислом газе, с такими материалами будет справляться не очень хорошо. Их лучше использовать для гравировки дерева, стекла, пластика, кожи.

Какое именно оборудование подойдёт для вашего производства, будет зависеть от комплекса тех операций, которые требуется проводить для изготовления продукции, а так же от материалов из каких будет она производиться.



Поделиться:

frezeru.ru

Технология лазерной резки металла – оборудование, особенности, видео

Лазерная резка, или LBC (Laser Beam Cutting), как она обозначается во всем мире, – это процесс, при котором материал в зоне реза нагревается, а затем разрушается при помощи лазера.

Промышленная резка металла с помощью лазера

Сущность лазерной резки металла

Лазерная резка металла, как понятно из ее названия, выполняется при помощи луча лазера, получаемого при помощи специальной установки. Свойства такого луча позволяют фокусировать его на поверхности небольшой площади, создавая при этом энергию, характеризующуюся высокой плотностью. Это приводит к тому, что любой материал начинает активно разрушаться (плавиться, сгорать, испаряться и т.д.).

Станок лазерной резки металла, к примеру, позволяет концентрировать на поверхности обрабатываемого изделия энергию, плотность которой составляет 108 Ватт на один квадратный сантиметр. Для того чтобы понять, как удается добиться такого эффекта, необходимо разобраться, какими свойствами обладает лазерный луч:

  • Лазерный луч, в отличие от световых волн, характеризуется постоянством длины и частоты волны (монохроматичность), что и позволяет легко фокусировать его на любой поверхности при помощи обычных оптических линз.
  • Исключительно высокая направленность лазерного луча и небольшой угол его расходимости. Благодаря такому свойству на оборудовании для лазерной резки можно получить луч, отличающийся высокой фокусировкой.
  • Лазерный луч обладает еще одним очень важным свойством – когерентностью. Это значит, что множество волновых процессов, протекающих в таком луче, полностью согласованы и находятся в резонансе друг с другом, что в разы увеличивает суммарную мощность излучения.

Процессы, происходящие при резке металла с использованием лазера, хорошо заметны на приведенных в статье видео. При воздействии луча на поверхность металла происходит быстрое нагревание и последующее расплавление подвергаемой обработке площади.

Быстрому распространению зоны плавления вглубь обрабатываемого изделия способствуют несколько факторов, в том числе и теплопроводность самого материала. Дальнейшее воздействие лазерного луча на поверхность изделия приводит к тому, что температура в зоне контакта доходит до точки кипения и обрабатываемый материал начинает испаряться.

Процесс лазерной резки в схематичной форме

Лазерную резку металла может выполняться двумя способами:

  • плавлением металла;
  • испарением обрабатываемого металла.

Для того чтобы выполнить резку металла методом испарения, требуется большая мощность оборудования и, как следствие, значительные энергозатраты, что не всегда целесообразно с экономической точки зрения. Ограничивают использование такого метода и строгие требования к толщине обрабатываемых изделий. Именно поэтому данный метод используют только для резки тонкостенных деталей.

Значительно большее распространение получила лазерная резка металла методом плавления. В последнее время лазерную резку методом плавления все чаще проводят с использованием газов (кислород, азот, воздух, инертные газы), которые с помощью специальных установок вдувают в зону реза (видео этого процесса можно легко найти в Сети).

Такая технология позволяет снизить энергозатраты, повысить скорость работы, использовать оборудование небольшой мощности для резки металла большой толщины. Конечно, это нельзя считать лазерной резкой в чистом виде, правильнее будет называть его газолазерной технологией.

Лазерная резка стали 10мм

Использование кислорода в качестве вспомогательного газа при выполнении лазерной резки позволяет одновременно решить такие важные задачи, как:

  • активизация процесса окисления металла (это позволяет снизить его отражающую способность);
  • повышение тепловой мощности в зоне реза (поскольку металл в среде кислорода горит более активно);
  • выдувание из зоны реза мелких частиц металла и продуктов сгорания кислородом, подаваемым под определенным давлением (это облегчает приток газа в зону обработки).

Преимущества и недостатки лазерной резки

Лазерная резка металлических изделий имеет целый ряд весомых преимуществ по сравнению с другими способами резки. Из многочисленных достоинств данной технологии стоит обязательно отметить следующие.

  • Диапазон толщины изделий, которые можно успешно подвергать резке, достаточно широк: сталь – от 0,2 до 20 мм, медь и латунь – от 0,2 до 15 мм, сплавы на основе алюминия – от 0,2 до 20 мм, нержавеющая сталь – до 50 мм.
  • При использовании лазерных аппаратов исключается необходимость механического контакта с обрабатываемой деталью. Это позволяет обрабатывать таким методом резки легко деформирующиеся и хрупкие детали, не переживая за то, что они будут повреждены.
  • Получить при помощи лазерной резки изделие требуемой конфигурации просто, для этого достаточно загрузить в блок управления лазерного аппарата чертеж, выполненный в специальной программе. Все остальное с минимальной степенью погрешности (точность до 0,1 мм) выполнит оборудование, оснащенное компьютерной системой управления.
  • Аппараты для выполнения лазерной резки способны с большой скоростью обрабатывать тонкие листы из стали, а также изделия из твердых сплавов.
  • Лазерная резка металла способна полностью заменить дорогостоящие технологические операции литья и штамповки, что целесообразно в тех случаях, когда необходимо изготовить небольшие партии продукции.
  • Можно значительно снизить себестоимость продукции, что обеспечивается за счет более высокой скорости и производительности процесса резки, снижения объема отходов, отсутствия необходимости в дальнейшей механической обработке.

Резка фанеры лазером

Наряду с высокой мощностью устройства для лазерной резки обладают исключительной универсальностью, что дает возможность решать с их помощью задачи любой степени сложности. В то же время для лазерной резки металла характерны и некоторые недостатки.

  • Из-за высокой мощности и значительного энергопотребления оборудования для лазерной резки себестоимость изделий, изготовленных с его применением, выше, чем при их производстве методом штамповки. Однако это можно отнести лишь к тем ситуациям, когда в себестоимость штампованной детали не включена стоимость изготовления технологической оснастки.
  • Существуют определенные ограничения по толщине детали, подвергаемой резке.

Виды оборудования для лазерной резки

Оборудование для лазерной резки металла делится на три основных типа.

Газовые установки для лазерной резки

Газы в таких установках, использующиеся в качестве рабочего тела, могут прокачиваться по продольной или поперечной схеме. Принцип работы таких лазеров заключается в возбуждении атомов газа под действием электрического разряда, вследствие чего частицы начинают излучать монохроматический свет. Большое распространение в современной промышленности нашли щелевидные установки, работающие на углекислом газе. Они достаточно компактные, при этом мощные и отличаются простотой в эксплуатации (в Интернете достаточно много видео, на которых показана работа таких установок).

Принцип действия газового лазера

Установки твердотельного типа

Конструкция такого оборудования состоит из двух основных элементов: лампы накачки и рабочего тела, в качестве которого чаще всего используется стержень из искусственного рубина. В состав последнего также включен неодим иттриевого граната. Лампа накачки в таких аппаратах необходима для того, чтобы передать на рабочее тело требуемое излучение. Чаще всего такие установки для лазерной резки работают в импульсном режиме, но есть и модели, функционирующие непрерывно.

Принцип действия рубинового лазера

Газодинамическое оборудование

В газодинамических установках рабочий газ предварительно нагревается до 2–3 тысяч градусов, затем на высокой скорости (выше скорости звука) пропускается через специальное сопло, а после этого охлаждается. Такое оборудование является очень дорогостоящим, как и сам процесс формирования лазерного луча, поэтому его использование очень ограничено.

Если посмотреть видео работы лазерной установки, то очень сложно определить, к какой группе она относится. Для этого необходимо получить представление об устройстве такого оборудования.

Любое оборудование для выполнения лазерной резки, к какой бы группе оно ни принадлежало, содержит следующие элементы:

  • систему, отвечающую за передачу и образование газа и излучения (в состав такой системы входят сопло, устройство для подачи газа, юстировочный лазер, поворотные зеркала, оптические элементы и др.);
  • излучатель, оснащенный зеркалами резонатора, содержащий активную среду, устройства для накачки и обеспечения модуляции, если она необходима;
  • систему управления всеми параметрами работы оборудования и осуществления контроля за их соблюдением;
  • узел, обеспечивающий перемещение обрабатываемого изделия и лазерного луча.

met-all.org


Смотрите также




Rambler's Top100

Copyright © 2009-2019  «МАГНИТЭК-НН» E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
603037 Нижний Новгород, ул. Федосеенко, д. 54
тел. 8 (831) 223-73-53, 223-55-05, 229-06-66, 223-55-45, 225-77-78, 225-44-50,
225-71-31
Карта сайта, XML