Станок лазерной резки: виды, преимущества, устройство, работа

Устройство и принцип работы

Лазерный станок предназначен для гравировки и резки металлических изделий. Конструктивно он состоит из следующих блоков:

• системы радиации, конверсии;
• излучатели с резонаторами;
• система контроля;
• органы управления;
• узел, перемещающий лазер по рабочей поверхности.

Конструкция зависит от типов оборудования:

• газовый – оборудован системой откачки инертных газов (неон, гелий), стеклянной колбой со струйной трубкой;
• установлены твердотельные, лампы накачки, импульсные лампы, рабочее тело (рубин); система зеркал (отражающих, полупрозрачных);
• газодинамический – предусмотрено сопло для разгонных газов, система охлаждения;

Плотность пучка 100 МВт/см2. При облучении поверхность заготовки быстро нагревается и плавится. Благодаря теплопроводности луч способен глубоко проникать в металл. В зоне нагрева при достижении точки кипения он испаряется.

Сферы использования процесса лазерной резки металла

В основном это заводское применение, в домашних условиях нецелесообразно — стоимость оборудования и энергозатраты не окупятся. Создайте с помощью лазера:

• детали для машиностроения;
• полки, стеллажи, другие металлические конструкции;
• части котлов, дымоходов и других узлов системы отопления;
• элементы дверей, заборов.

В целом этот метод применяется во всех случаях, когда необходимо быстро и качественно, с минимальными затратами и высокой точностью разделить стальной лист на две и более частей, вырезать отверстие в чугуне, нержавеющей стали, инструментальных сплавах и алюминии.

Виды лазерной резки

В зависимости от мощности луча лазерные аппараты позволяют проводить следующие виды лечения:

• плавка;
• испарение.

резка деталей плавлением выгодна по следующим причинам:

• ресурс лазера выше, чем при напылении;
• меньшее энергопотребление;
• допускается резка заготовок разной толщины;
• точная настройка луча системой управления — фокусировка, угол наклона;
• высокое качество торцов деталей после обработки;
• при добавлении газов вероятность образования оксида снижается.

Метод выпаривания применим при небольшой толщине. Требует значительных энергозатрат, поэтому на практике применяется достаточно редко. Производство деталей становится экономически невыгодным.

Стеллаж металлический на 6 полок: виды, преимущества и нюансы эксплуатации

Металлический стеллаж с 6 полками будет востребован не только на складах, но и в архивах, магазинах и даже офисах, если высота помещения позволяет установить такую ​​конструкцию. Так как от качества стенда зависит сохранность товара или документов, к выбору необходимо подойти с максимальной ответственностью. Значение будут иметь не только габариты самого стеллажа или качество металла, но и размер помещения, количество хранимого имущества и многое другое. Для того, чтобы вы сделали правильный выбор, мы собрали самую необходимую информацию в нашем материале.

Параметры качества лазерной резки металлов

Система лазерной резки – это уникальная точность и высокое качество работы на высоких скоростях. Параметры процесса лазерной резки зависят от следующих критериев:

• марка стали;
• толщина изделия;
• мощность лазерного излучения;
• требования к чистоте реза;
• газ, используемый в работе.

Эти параметры нормированы. Часто расположение отверстия выносится за пределы вектора резания в программе станка, которая имеет повышенную гибкость в настройках. При неправильном выборе скорости процесса, неправильно установленном фокусном расстоянии, неправильной скорости и мощности источника излучения качество работы заметно упадет.

Энергопотребление

КПД промышленных лазеров может варьироваться от 5% до 45%. Потребляемая мощность и эффективность будут зависеть от выходной мощности лазера, его рабочих параметров и того, насколько хорошо лазер подходит для конкретной работы. При определении возможности применения того или иного типа лазера учитывают как стоимость самого лазера в совокупности с оборудованием, которое его эксплуатирует, так и стоимость обслуживания и содержания лазера. В 1910-х годах стоимость эксплуатации волоконно-оптического лазера была примерно вдвое меньше стоимости углекислотного лазера.

Количество источника питания, необходимого для резки, зависит от типа материала, толщины, условий обработки, скорости обработки.

Металлические шкафы для баллонов: как выбрать и правильно установить

Металлические шкафы для баллонов пользуются спросом у владельцев негазированных домов. Все понимают, какой газ представляет угрозу, а потому необходимо сделать все для обеспечения полной безопасности. Недостаточно просто собрать коробку и положить туда газовый баллон. Агрегат должен соответствовать требованиям по материалу, расположению, размеру, оборудованию и маркировке. О том, как выбрать самый оптимальный шкаф для хранения газовых баллонов, мы расскажем в нашем материале.

Лазерная резка каких материалов возможна

Резка лазерным лучом возможна, если основной материал:

• Сталь нормальная. Максимальная толщина стального листа не должна превышать 20 мм, в противном случае следует использовать другой метод.
• Сталь нержавеющая. Толщина 16 мм. Именно при таких показателях удастся избежать возникновения засветки, либо ее можно будет удалить без последствий. Лазерная резка нержавеющей стали толщиной более 16 мм возможна только в режиме плавления, а зона резки будет шероховатой и с излишками трудно удаляемого материала.
• Латунь. Для лазерной резки этого металла подходят листы толщиной не более 12 мм, так как сопротивление материала достаточно высокое. Нарастания плесени нельзя избежать, но его легко устранить.
• Алюминиевый сплав. Можно резать металлический лист толщиной не более 10 мм. Вспышка также образуется в зоне резания.

лазерная резка алюминия

Для каждого типа металла используется свой тип лазера.

Обратите внимание на следующее! Принцип лазерной резки не распространяется на следующие металлы: вольфрам, титан, латунь, молибден, оксидированный алюминий. Все они имеют большую мощность, что приводит к выходу из строя лазерного оборудования.

Обрабатываемые материалы

Лазерная металлообработка используется для обработки алюминия, а также многих его сплавов, бронзы, титана, нержавеющей стали, меди и других материалов. В то же время изделия из алюминия, титана и нержавеющей стали обладают хорошей отражательной способностью, что негативно сказывается на скорости обработки. Пластинчатые детали до 6 мм лучше обрабатывать азотной системой.

Для металлических сплавов качество резки напрямую зависит от толщины. Черные стальные элементы имеют максимальную толщину обработки 20 мм, нержавеющая сталь 15 мм, медь 5 мм и алюминий 10 мм.

Обработка латуни осуществляется как автоматически, так и вручную. Особых особенностей и сложностей нет. Сама машина программируется очень быстро и позволяет получить детали необходимой конфигурации.

Преимущества и недостатки

Станки для лазерной резки имеют следующие преимущества:

• простота обращения с хрупкими деталями;
• низкая погрешность при наведении лазера на обрабатываемую поверхность;
• практичная система управления;
• резка заготовок любой формы;
• простая гравировка и резка изделий из твердых сплавов;
• толщина реза: медь, латунь – до 1,5 см, сталь, алюминий – до 2 см, нержавеющая сталь – до 5 см;
• высокая скорость обработки;
• минимальная стоимость готовой продукции.

Основные недостатки:

• сложность проектирования, обслуживания, ремонта;
• высокая стоимость оборудования и комплектующих;
• ограниченная толщина заготовок;
• значительное энергопотребление;
• особые требования безопасности при монтаже, эксплуатации.

Резка заготовок любой формы

Плазменная резка — ниже качество, больше свободы по толщине

Большая свобода выбора толщины металла для резки является самым большим преимуществом плазмы по сравнению с лазером. Плазменная резка подходит для: стали толщиной до 150 миллиметров;

• чугун толщиной до 90 мм;
• алюминий толщиной до 120 мм;
• медь толщиной до 80 мм.

Высокая скорость – как уже было сказано, это общий плюс для обоих типов.

Коническое отверстие. Это необходимо учитывать при выборе плазменной резки. И если такая неточность отверстий неприемлема для конкретного заказа, то лучше вырезать лазером. Стенки отверстия при плазменной резке отклоняются от вертикали на 3–10 градусов. Лазер, напомню — 0,5 градуса. В отличие от лазера, плазма делает нижнее отверстие более узким, чем верхнее. При толщине металла около 20 миллиметров разница между верхним и нижним диаметром реза может превышать 1 миллиметр.

Меньшая точность, более широкая минимальная канавка по отношению к толщине металла, повышенная тепловая деформация — противоположность всему, для чего хорош лазер.

Часто образуется накипь. Стоит сказать, что окалина от плазменной резки удаляется с металла достаточно легко – но ее все равно нужно удалять, а это пустая трата человеко-часов и соответствующее увеличение себестоимости продукции.

Стоимость плазменной резки быстро растет по мере увеличения количества отверстий в детали. Это связано с тем, что расходные материалы в плазменных установках служат определенное количество циклов «включено-выключено». Наличие окон в развертке увеличивает износ расходных материалов, и это необходимо учитывать в затратах на резку. Расходные материалы лазерных станков меньше зависят от циклов «включения-выключения» — следовательно, прорезание окон в скане меньше влияет на стоимость часа работы.

Лазерная резка деталей: примеры

Прибегая к лазерной резке, можно в сравнительно короткие сроки получить детали, используемые в машиностроении; комплектующие для торгового оборудования (включая стеллажи, шкафы, опорные установки, полки и т.д.); декоративные элементы для оформления интерьера; детали для вывесок, рекламных щитов и других рекламных носителей; трафареты, шаблоны и многое другое.

Также популярны вырезанные лазером элементы отопительного оборудования – печи, дымоходы, котлы и детали заборов и ворот. Принцип лазерной резки используется при производстве многих деталей лифтового оборудования и торговых автоматов.

лазерная резка деталей

Как видите, лазерная резка применяется в тех случаях, когда необходимо получить качественные детали с минимальной шириной реза, ровными и гладкими кромками, и при этом можно пренебречь определенным изменением цвета изделия при участок резки.

Применение дуговой сварки: от ручной до автоматической

Современную металлообработку сложно представить без применения дуговой сварки. Используется для соединения отдельных элементов металлических конструкций. Кроме того, его применяют совместно с другими видами работ, такими как литье, штамповка и прокатка деталей изделий. Электродуговая сварка – самая популярная и считающаяся универсальной модификация технологии сварки, которая очень часто применяется в металлообработке – где и как мы расскажем ниже.

Применение газовых аппаратов для обработки металла лазером

Они подходят для более прочных или толстых заготовок. Поэтому они конструктивно более сложные. Подаваемый инертный газ должен проходить через электрическое поле. При зарядке он становится монохромным потоком света, то есть с постоянной длиной волны и частотой. Подача газообразного материала осуществляется одним из следующих способов:

• продольно;
• поперечный;
• через щель.

Последний вариант популярен благодаря наибольшей мощности и компактности установки. Ниже представлена ​​подробная схема компонентов конструкции:

Подача газа может осуществляться одним из следующих способов:

Основные виды оборудования для лазерной резки

осуществляется с использованием высокотехнологичного оборудования, которое принято классифицировать как:

1. Газовые установки.
2. Комплексы твердого типа.
3. Газодинамические установки.

Лазерные машины работают непрерывно или импульсно. В состав оборудования входит несколько узлов, каждый из которых отвечает за определенное действие, работая вместе с остальными.

Газовые лазеры

Газовые установки имеют компактные размеры, показывают большую мощность и рекомендуются для резки заготовок из тяжелых сплавов. В газоразрядную камеру закачивается газ (углекислый газ, азот или гелий), он является активным элементом.

Возбуждение газа осуществляется путем подачи непрерывных высокочастотных импульсов, под действием которых частицы газа испускают монохроматическое (электромагнитное с малой частотной дисперсией) излучение. Наиболее распространены щелевые газовые лазеры, активным компонентом которых является углекислый газ. Щелевые лазеры с перекрестной накачкой отличаются компактностью, высокой мощностью, безопасностью, удобством и простотой в эксплуатации.

Твердотельные лазеры

Твердотельное оборудование для лазерной резки металла уступает газовым моделям по мощностным параметрам. В целом, он также имеет эксплуатационную простоту. Лазеры этого типа снабжены прочным стержнем из иттрий-алюминиевого граната, рубина или неодимового (минерального) стекла. Стержень возбуждается непрерывной накачкой световым потоком. Фокусировка и усиление излучения осуществляется системой отражателей, призм, резонаторов.

Газодинамические лазеры

Газодинамические лазерные комплексы относятся к категории наиболее дорогостоящего оборудования. Активным веществом в них, как и в газе, является газ, предварительно нагретый до высоких температур. После нагрева рабочая смесь на сверхскорости направляется в специальную насадку, а затем охлаждается.

резка материалов с помощью лазерного луча дает возможность получать детали точных размеров, воплощать в реальность технически сложные задачи по изготовлению ответственных узлов, гнутых элементов для декора. Этот метод обработки металла имеет много преимуществ, как и все другие технологии имеет свои недостатки.

Особенности технологического процесса

В результате воздействия светового луча материал заготовки претерпевает несколько промежуточных изменений, чтобы стать обрабатываемой деталью:

• первая стадия — воздействие лазера на металл в начале реза вызывает нагрев вещества до температуры плавления и появление усадочной полости;
• вторая стадия — лучистая энергия приводит к кипению и испарению металла;
• третий этап — при проплавлении заготовки на полную глубину начинается поступательное движение заготовки в соответствии с заданной траекторией.

Фактически процесс испарения металла наблюдается только в тонких заготовках; при средней и большой толщине реза удаление остатков материала из рабочей зоны осуществляется с помощью вспомогательной газовой струи (азот, кислород, воздушная смесь или инертные газы).

Подаваемый в зону резания активный кислород не только удаляет продукты плавления металла и охлаждает поверхность резания, но и способствует поддержанию температуры и ускоряет режимы обработки. При лазерной резке не происходит деформации заготовки, поэтому отсутствуют материальные затраты на учет линейных размеров и необходимость дополнительных доводочных операций.

Даны сравнительные характеристики лазерной и плазменной резки

Технология лазерной резки металлов

Процесс резки достаточно прост. Лазер представляет собой тонкий луч, формирующий точку на металлической заготовке. Металл в этот момент быстро нагревается до точки плавления и начинает кипеть, а затем испаряться. Если режется тонкий металлический элемент, то происходит именно так. Толстые детали немного сложнее, потому что большая часть металла не может испаряться. Поэтому в технологию подается газ, который выдувает расплавленный металл из зоны резки. Газом может быть кислород, азот, любой инертный газ или обычный воздух.

Виды лазерной резки

Технологический процесс основан на нескольких элементах, определяющих процесс резки металлов лазером. Фактически:

• энергетический ресурс;
• рабочий элемент, формирующий лазерный луч;
• блок, в состав которого входят специальные зеркала, такое устройство называется оптическим резонатором.

Именно рабочий элемент создает классификацию лазерных установок, где сам режущий инструмент делится по мощности.

1. При мощности не более 6 кВт – называются полупроводниковыми.
2. 6-20 кВт газ.
3. 20-100 кВт — газодинамические.

К первой позиции относятся технологии, использующие твердое тело: рубиновое или специальное стекло с добавками флюорита кальция. Такие лазеры могут создать мощный импульс всего за несколько долей секунды, причем работают как в импульсном режиме резки, так и в непрерывном.

Вторая позиция — лазер на газовой смеси, нагреваемой электрическим током. Электричество обеспечивает направленный поток газов однонаправленный и однонаправленный. В состав смеси входят углекислый газ, азот и гелий.

Третья позиция – также газовый лазер на основе углекислого газа. Газ нагревается и проходит через узкий проход, где одновременно охлаждается и расширяется. При этом выделяется огромная тепловая энергия, которая прорезает металл большой толщины. Точность резки высока, потому что этот тип лазера имеет большую мощность. В этом случае энергозатраты пучка невелики.

Режимы резки

Есть много параметров, влияющих на резку. Это и скорость процесса, и мощность лазера, его плотность, фокусное расстояние, диаметр луча, состав излучения, тип и марка разрезаемого металла. Например, низкоуглеродистая сталь режется почти на 30% быстрее, чем нержавеющая сталь. Если кислород заменить обычным воздухом, скорость резания уменьшится почти вдвое. Скорость резки алюминия лазером мощностью 1 кВт составляет в среднем 12 м/с, титана — 9 м/с. Эти показатели соответствуют технологии, в которой используется кислород.

При выборе того или иного режима резки необходимо понимать, что качество реза будет напрямую зависеть от выбранных параметров. Характеризуется точностью вырезаемой части, шириной реза, шероховатостью поверхности формируемых кромок, их гладкостью, наличием на них расплавленного металла (степень) и зоной воздействия лазерной температуры (глубиной). Но как показывают исследования, больше всего на качество влияет скорость резания и толщина заготовки.

Например, можно привести качественные показатели лазерного процесса, который проводился мощностью 1 кВт с использованием кислорода, газ подавался в зону резки под давлением 0,5 МПа. При этом диаметр сфокусированного пятна составлял 0,2 мм.

Толщина заготовки, мм	Оптимальная скорость резки, м/с	Ширина реза и т д	Шероховатость кромки, мкм	Неперпендикулярные и т.д.
один	10-11	0,1-0,15	10-15	0,04-0,06
3	6-7	0,3-0,35	30-35	0,08-0,12
5	3-4	0,4-0,45	40-50	0,1-0,15
10	0,8-1,15	0,6-0,65	70-80

Есть еще один параметр резки металлов лазером – это точность. Он определяется в процентах и ​​зависит от качества самого технологического процесса. Требования к этому параметру исходят из толщины разрезаемой детали и от нужд, для которых эта заготовка будет использоваться. Что касается толщины, то погрешность может составлять 0,1-0,5 мм, если лазером вырезается металлический профиль толщиной до 10 мм.

Читайте также: Устройство и принцип работы станков лазерной резки

Лазерная резка тонкого железа

Промышленным производителям удобнее использовать для резки листовой металл, чем толстые заготовки. В то же время можно экономить энергию и использовать методы резки листового железа с большей силой.

Способы резки железа, если листы готовят к обработке, — кислородная резка (прожиг), резка группой газов (аргон, азот) и сжатым воздухом. Среди преимуществ лазерной резки листового железа перед другими видами обработки можно выделить:

• Повышенная точность отдачи и резки лазерного луча.
• Пыли на плоскости детали меньше.
• Небольшой шанс повредить железную пластину.
• Снизить затраты на электроэнергию.
• Формирование объемных простых структур с высокой скоростью и минимальной площадью готового материала.

Благодаря своим преимуществам и использованию точного передового оборудования резка железа используется для изготовления:

• Части машиностроения.
• Декоративные стеллажи, полки, стеллажи и оборудование для торговли.
• Компоненты котлов, резервуаров, дымоходов и печей.
• Цепи дверей и ворот, кованые заборы.
• Шкафы и шкафы индивидуального дизайна.
• Странные знаки, буквы и трафареты.

Использование резки имеет множество преимуществ по сравнению с другими видами металлообработки. Поэтому все больше компаний используют в своем производстве лазерную обработку железа.

Современные лазерные комплексы

 

Мировое станкостроение идет в ногу со временем и предлагает своим клиентам самое разнообразное оборудование для лазерной резки металла. Многоосевые станки призваны заменить шумные и малопроизводительные механические фрезы. Мощность лазера зависит от производственных спецификаций и финансового обоснования выбранного устройства.

Прецизионные станки с ЧПУ нового поколения позволяют обрабатывать материалы с точностью до 0,005 мм. Площадь обработки некоторых моделей лазерных систем достигает нескольких квадратных метров. Большим преимуществом является минимизация человеческого фактора, заключающаяся в высокой автоматизации производственного процесса.

Геометрия детали задается в программном блоке, управляющем лазером и рабочим столом с заготовкой. Системы регулировки фокуса автоматически выбирают оптимальное расстояние для эффективной резки. Специальные теплообменники регулируют температуру лазерной системы и предоставляют оператору контрольные данные о текущем состоянии инструмента.

Лазерный станок оснащен клапанными механизмами подключения газобаллонного оборудования для обеспечения подачи вспомогательных газов в рабочую зону. Система дымоудаления предназначена для оптимизации затрат на вытяжную вентиляцию, в том числе непосредственно в момент обработки. Зона обработки полностью защищена защитным кожухом для безопасности обслуживающего персонала.

Лазерная резка металлических листов на современном оборудовании превращается в простой процесс ввода числовых параметров и получения на выходе готовой детали. Производительность оборудования напрямую зависит от параметров машинного комплекса и квалификации оператора, создающего программный код. Технология лазерной резки металлов гармонично вписывается в концепцию роботизированного производства, призванного полностью освободить человека от тяжелой работы.

Производители предлагают разные виды лазерных станков: универсальные и специализированные. Стоимость первых на порядок выше, но они позволяют выполнять больше операций и изготавливать детали более сложной формы. Большое количество рыночных предложений предоставляет выбор заинтересованным потребителям.

Разновидность оборудования для лазерной обработки металла с твердым телом

Короче говоря, мы уже описали, что классификация основана на мощности и используемом методе. Давайте остановимся еще немного. Твердотельные станки имеют две зоны — накачки энергии и самого рубина, который является оптической средой и преобразует поток энергии в луч. Ком используется из-за своей твердости, он не разрушается и может долгое время выступать в роли распределителя ресурсов. Метод можно считать дорогим, но в современных приборах природный самородок уже давно не используется, его заменяют искусственно созданным. Смотрим на схему конструкции:

Металлический корпус для оборудования: виды и технология изготовления

Принципы выбора

Оборудование для лазерной резки металла выбирается по следующим критериям:

• производительность, скорость обработки, размещение луча над рабочей поверхностью;
• тип излучателя (металлический или керамический), срок службы, надежность, конструктивные особенности;
• марка, под которой произведена машина;
• гарантийный срок от производителя;
• тип материалов деталей, используемых в блоке лазерного позиционирования, особенно направляющих;
• назначение, условия эксплуатации, для которых предназначена промышленная машина;
• удобство и простота администрирования;
• возможности расширения функционала;
• требования к помещению, где будет установлено оборудование;
• стоимость конкретной модели, комплектующих, расходных материалов.

Дизайн станка

Конструкция и компоновка оборудования для лазерной резки металла обеспечивают простоту использования и производительность. Легкость удаления стружки, доступное пространство для перемещения заготовки относительно лазера, эффективность охлаждения — вот основные параметры, которые зависят от расположения элементов конструкции.

Важно учитывать следующие узлы:

• подъемный стол;
• лазер;
• система охлаждения;
• оптика.

Подъёмный стол

Станок лазерной резки оснащен подъемным столом, предназначенным для фиксации и перемещения заготовки относительно балки. Движение может быть линейным по вертикальной оси координат. Имеет разную грузоподъемность, площадь, способен перемещаться с помощью механической или электрической подъемной станции.

Мощность лазера и охлаждение

Лазерный резак по металлу оснащен лазерами разной мощности, благодаря чему можно выполнять разные задачи. Чем выше мощность, тем качественнее обработка, больше допустимая толщина заготовок, но и выше энергозатраты.

Для эффективной эксплуатации и монтажа необходимо обеспечить качественное охлаждение трубы. От этого будет зависеть ресурс лазера. Обычно достаточно водяной системы с датчиком расхода для управления охлаждением.

Лазер для резки металла

Оптика

Устройство для лазерной резки предусматривает установку оптики, назначение которой — сфокусировать луч. Он может быть следующих видов:

• длинный фокус, используемый для обработки толстых заготовок;
• короткоходный, используется для гравировки или резки тонких металлических листов.

Цены

Стоимость оборудования зависит от следующих факторов:

• функциональность;
• тип лазера;
• оптическая система;
• рабочая поверхность;
• системы охлаждения.

Какие лазеры используют для резки

Ассортимент лазерных систем достаточно велик. Классификация обычно основывается на типе активной среды (лазеры могут быть твердотельными, газовыми, полупроводниковыми), типе энергоснабжения (импульсные установки или установки постоянной мощности), габаритах оборудования, воздействии излучения, назначении и т д.

выбор правильного типа лазерной резки должен основываться на типе материала, который необходимо обработать. С помощью углекислотных лазеров можно выполнять ряд операций (резка, гравировка, сварка) с различными материалами (металлы, резина, пластик, стекло).

Если вам нужно разрезать листы из латуни, меди, серебра, алюминия, станок с твердотельным волокном будет лучшим выбором. С его помощью обрабатываются только металлы.

В зависимости от типа рабочей среды существует следующая классификация лазеров:

• Твердое состояние.

Основным элементом твердотельных лазерных установок является осветительная камера, в которой находятся источник энергии и твердое рабочее тело. Источником энергии служит мощная газоразрядная импульсная лампа. Рабочее тело представляет собой стержень из неодимового стекла, рубина или иттрий-алюминиевого граната, легированного неодимом или иттербием.

На обоих концах стержня размещены зеркала, одно из которых отражающее, другое прозрачное. Рабочий орган создает лазерный луч, который многократно отражаясь и одновременно усиливаясь, проходит через полупрозрачное зеркало.

Рекомендуемые статьи по металлообработке

• Марки стали: классификация и расшифровка
• Марки алюминия и их применение
• Дефекты металлопродукции: причины и методы поиска

Волоконные установки также относятся к твердотельным. В качестве источника энергии в таком оборудовании выступает полупроводник, а для усиления излучения используется стекловолокно.

Для понимания принципа лазерной резки и работы установки в целом обратимся к оборудованию, где рабочая среда представлена ​​гранатовым стержнем, в качестве легирующего материала выступает неодим. Ионы неодима играют роль активных центров. Поглощая излучение газоразрядной лампы, они возбуждаются, т е получают избыточную энергию.

Когда ионы возвращаются в исходное состояние, они излучают фотонную энергию, то есть электромагнитное излучение (свет). Другие возбужденные ионы также переходят в нормальное состояние за счет фотонов. Этот процесс имеет лавинообразный характер. Благодаря зеркалам лазерный луч движется в заданном направлении. Отразившись, фотоны многократно возвращаются к рабочему телу и вызывают образование новых фотонов, тем самым усиливая излучение. Характерными особенностями луча являются его узкая направленность и значительная концентрация энергии.

• Газ.

Рабочим телом таких установок является углекислый газ в чистом виде или в смеси с азотом и гелием. Через насос газ поступает в газоотводную трубу. Для возбуждения используются электрические разряды. Отражение также усиливается зеркалами — отражающими и полупрозрачными. По конструктивным особенностям установки могут иметь продольную и поперечную накачку или быть щелевыми.

• Газовая динамика.

Газодинамические лазеры являются одними из самых мощных устройств. В качестве активной среды в них выступает углекислый газ, температура которого колеблется от 1000 до 3000 К (+726…+2726 °С). Для возбуждения используется дополнительный маломощный лазер. Газ проходит со сверхзвуковой скоростью через сопло Лаваля (канал с сильным сужением посередине), подвергается сильному расширению и охлаждению. Атомы газа, возвращаясь в исходное состояние, активируют излучение.

Как изготовить станок для лазерной резки своими руками

Можно просто сделать станок для резки металла лазерным лучом своими руками, так как подобрать комплектующие к нему несложно, цены на них невысокие. Основными элементами сборки являются сам лазер и система управления его работой.

Вы можете купить лазер в специализированных магазинах или снять его с готовых изделий (лазерная указка, лазерный дисковод). Для изготовления схемы управления вам потребуются следующие компоненты:

• конденсаторы 100 пФ, 100 мкФ;
• резисторы номиналом от 2 до 5 Ом;
• стол для пайки;
• фокусирующая оптика;
• цилиндрический металлический корпус, подходящий для светодиодного фонарика;
• мультиметр.

Новичкам рекомендуется покупать готовую плату с установленными элементами в магазинах радиоэлектроники. Альтернативный вариант — выбрать готовую схему, сделать на ее основе плату и самостоятельно спаять.

Также нужно заранее подготовить дополнительные компоненты для сборки:

• чехол для радиоэлементов и лазера;
• шаговые двигатели, их плата управления;
• эмиттерный регулятор напряжения;
• резиновые зубчатые ремни, под ними металлические диски;
• застежки;
• переключатели кольцевого типа;
• USB-контроллер для цифрового управления;
• система охлаждения;
• металлические трубы (направляющие) и доски (для кузова).

Пошаговый процесс производства:

1. Разбирается крышка донорского блока, с нее снимается лазерная головка.
2. Прямоугольный каркас сделан из деревянных планок.
3. Внутри корпуса установлены поперечные направляющие, а на них — продольные, к которым крепится рама.
4. К подвижной штанге присоединяются шкивы, устанавливаются двигатели, надеваются ремни.
5. Лазерная головка закреплена на подвижной раме.
6. Установлена ​​система охлаждения.
7. Плата управления подключена к лазеру.
8. Проводка от щита управления выведена на переднюю панель шкафа, подключены системы контроля и управления.
9. Контроллер USB подключен, ПК согласован с ПО, настройки сделаны.
10. Проверяется работа оборудования в основных режимах.

Стол для пайки

Какие параметры нужно учитывать при лазерной резке металлов

Лазерная резка подходит для работы не только с металлами, но и с резиной, линолеумом, фанерой, полипропиленом, искусственным камнем и стеклом. Лазерная обработка применяется в приборостроении, судостроении и автомобилестроении для изготовления элементов электротехнических устройств, сельскохозяйственной техники. По принципу лазерной резки изготавливаются жетоны, трафареты, указки, декоративные элементы интерьера и т.д.

Принцип лазерной резки зависит от многих параметров. Необходимо учитывать скорость, с которой проводится обработка, какая мощность лазера используется, какова его плотность, фокусное расстояние, диаметр луча и состав излучения, а также марка и тип обрабатываемого материала. Например, скорость резки низкоуглеродистой стали примерно на 30% выше, чем при резке нержавеющей стали. Замена кислорода обычным воздухом способствует снижению скорости почти в два раза. Лазер мощностью 1 кВт режет алюминий со скоростью ок. 12 м/с, титан — 9 м/с (при использовании кислорода в качестве активной среды).

Разберем принцип лазерной резки на следующем примере. За основу принимаем мощность лазера 1 кВт, в качестве активной среды выступает кислород, подаваемый в рабочую зону под давлением 0,5 МПа, диаметр пучка 0,2 мм.

Толщина заготовки, мм	Оптимальная скорость резки, м/с	Ширина реза и т д	Шероховатость кромки, мкм	Неперпендикулярные и т.д.
один	10-11	0,1–0,15	10–15	0,04–0,06
3	6-7	0,3–0,35	30–35	0,08–0,12
5	3-4	0,4–0,45	40–50	0,1–0,15
10	0,8–1,15	0,6–0,65	70–80

Еще одним преимуществом лазерной резки является точность, измеряемая в процентах. Требования к этому параметру исходят из толщины обрабатываемой заготовки, а также цели ее дальнейшего использования. При работе с металлическим профилем, толщина которого достигает 10 мм, погрешность колеблется от 0,1 до 0,5 мм.

Теплопроводность обрабатываемого металла также влияет на скорость резания. Чем выше это число, тем больше энергии требуется для обработки, так как тепло от рабочей зоны будет отводиться интенсивнее. Например, лазер мощностью 600 Вт легко справится с черными металлами или титаном. В то же время с медью и алюминием, которые отличаются высокой теплопроводностью, работать будет намного сложнее. Что же касается средних показателей, разработанных для разных металлов, то они следующие:

	Мягкая сталь	Инструментальная сталь	Нержавеющая сталь стали	Титан
Толщина и т.д.	1,0	1,2	2.2	3.0	1,0	1,3	2,5	3.2	0,6	1,0
Мощность лазера, Вт	100	400	850	400	100	400	400	400	250	600
Скорость резки, м/мин	1,6	4.6	1,8	1,7	0,94	4.6	1,27	1,15	0,2	1,5

Качество реза напрямую зависит от принципа лазерной резки и выбранного режима работы. Качественными характеристиками являются точность реза заготовки, ширина реза, шероховатость и гладкость кромочных поверхностей, наличие частиц расплавленного металла (градус) и глубина реза. Однако первостепенное значение имеют такие параметры, как скорость резки и толщина детали.

Из чего состоит оборудование для работы газодинамического станка

Это самое дорогое устройство, но оно может резать самые плотные материалы большой толщины. Продувка газом необходима только для выдувания оставшихся веществ из шва. Применение такой лазерной резки металла осуществляется только на крупных производствах.

Здесь газ перед подачей сначала нагревают до двух-трех тысяч градусов. Затем он ускоряется и выдувается на высокой скорости через сильное и узкое сопло, так что поток сужается и одновременно конденсируется. Только после этого температура возвращается к норме, а само вещество используется для резки металлических листов. Давайте посмотрим на общий порядок: