Виды лазерной резки металла, технологии и станки

Резка с помощью лазерного луча — один из наиболее востребованных методов, применяемых для обработки заготовок из металла. Компаниям, рассматривающим покупку лазерного станка, важно понимать, как работает лазерная резка, знать ее преимущества для бизнеса. В статье подробно разберем, какие используются станки, технологии лазерной резки металла, в каких отраслях она нужна, а также обратим внимание на возможности и особенности работы с разными типами металлов.

Как протекает процесс лазерной резки

Принцип работы лазера заключается в нагревании металла в том месте, на которое воздействует направленный луч. В зависимости от вида металла (углеродистая сталь, нержавейка, алюминий, титан), для резки применяется определенный вид газа: кислород, азот, аргон или сжатый воздух. Правильно подобранный газ, помогает добиться качественного реза и защитить оптическую часть лазерной головы от повреждений. Струя газа удаляет избытки расплавленного материала, чтобы получился аккуратный рез.

Преимущества лазерной резки для бизнеса

Лазерная резка обладает множеством преимуществ, которые делают эту технологию популярной среди предпринимателей, занимающихся обработкой металлов. Лазеры позволяют создавать детали с минимальными погрешностями и сложными геометрическими формами.

Точность

Метод лазерной резки необходим на производстве, где важно ежедневно делать множество сложных и мелких деталей. Неважно, какая конфигурация детали требуется, потому что лазерная обработка справится с любой с точностью до 0,01 мм. Точность лазерной резки металла: важно обращать внимание на следующие основные факторы:

• тип и мощность лазерного излучателя;
• надежность и устойчивость станины к нагрузкам;
• тип и качество двигателей, редукторов, направляющих и реек;
• тип лазерной головы и ее компоненты.

Все эти компоненты напрямую будут влиять на точность и качество реза.

Универсальность

Лазерные устройства повсеместно используются для работы с довольно широким спектром всевозможных материалов. Если в основном ваше производство предполагает обработку неметаллов, то выбирайте CO2-станок. Компаниям, которые специализируются на производстве металлических изделий, советуем присмотреть себе оптоволоконный лазерный станок, что справится с многими металлами — от углеродистой и нержавеющей стали до алюминия и медных сплавов.

Скорость

Лазерные устройства обеспечивают быстрый процесс разрезания, сокращая производственные сроки и увеличивая производительность. При выборе мощного лазерного источника для волоконного излучателя, автоматически увеличивается скорость обработки металла. В ряде задач с помощью лазера можно уменьшить время на постобработку — изделия после резки имеют идеальный торец, не требующий шлифовки и удаления излишков. Современное ПО с автоматическими функциями позволяет быстро разложить макет и компактно распределить все детали по заготовке, что в конечном счете экономит время производства изделий.

Использование лазерной резки

• Машиностроение: создание деталей и компонентов.
• Промышленность: обработка различных видов металлов и их сплавов под задачи производства.
• Мебельная индустрия: создание декоративных частей и фурнитуры.
• Медицина: производство высокоточных инструментов и специализированного оборудования.

Какие типы лазеров работают с металлами

Существует три типа лазеров, применяемых для резки металлов: СО2-лазеры, лазеры на основе кристаллов, оптоволоконные лазеры. Выбор зависит от того, какие цели у компании и что за материалы в основном планируется использовать, их толщина, свойства.

CO2-лазеры

Используется чаще для работы с неметаллами, но в некоторых случаях подойдет и для металлов. В ассортименте Elixmate есть универсальное оборудование (например Elixmate CM1390), на основе CO2, способное кроить металлы и неметаллы, в процентном соотношении 20/80%. Подобные станки позволяют закрывать потребность раскроя тонкого металла (до 2мм) небольшими объемами и там, где нет высоких требований к качеству реза и точности деталей.

Данный тип лазеров имеет следующее устройство: лазерная трубка, система, состоящая из зеркал и линза. Во время резки, также как и с оптоволоконными источниками, используют вспомогательный газ: кислород, азот, сжатый воздух.

Лазеры на основе кристаллов

В данном виде используются высокочастотные лазеры, очень дорогие в производстве. Медицина, наука — их основное применение.

Волоконные лазеры

Что из себя представляет волоконный лазер: в них используется оптическое волокно из силикатного или фосфатного стекла, которое получает излучение от лазерных диодов накачки и превращает его в лазерный луч. Чтобы получать разную длину волны к волокну добавляют редкоземельный металл, например, иттербий, неодим, тулий и т.д. Волоконные лазеры бывают маломощные (20/30/50 Вт), и они используются для маркировки/гравировки на металлах. Для резки металла применяют мощные станки от 1 000 до 60 000 Вт. Поэтому зачастую говорят о том, что этот тип оборудования может проводить обработку более широкому диапазону металлов.

Виды лазерной резки металла

Есть несколько видов лазерной резки металла: они различаются по типу воздействия на материал. Мы расскажем про основные виды, которые чаще всего применяются для металла.

Резка кислородом или воздухом

Кислородная резка применяется для обработки черных металлов. В этом случае под воздействием лазерного луча материал нагревается до температуры воспламенения, после чего происходит активная реакция с кислородом, в результате чего материал сгорает. Этот метод позволяет эффективнее резать толстые листы стали. С кислородом получается более качественный рез.

Воздух подходит для небольших толщин, не более 1, 5 мм. Если в планах резка различных металлов, то лучше применять другие варианты.

Резка азотом или воздухом

Именно азотом лучше всего резать нержавеющую сталь, никель, алюминий, латунь. Азот способен обрабатывать и черные металлы, но в этом плане он заметно уступает кислороду по производительности.

Для использования сжатого воздуха для резки металла понадобится качественная система очистки. Иначе придется часто менять стекла защиты на лазерной голове, так как вода и примеси масла будут оседать на нем.

Резка аргоном

Для работы с титаном понадобится аргон, не стоит пытаться резать этот материал азотом, так как свойства аргона потеряются, качество реза будет испорчено оксидами, возникающими в процессе, а также соединениями самого газа с титаном.

Особенности выбора лазерного станка по металлам

Если вы решили приобрести для расширения бизнеса лазерный станок, важно учитывать несколько ключевых факторов.

Цели использования

Первым шагом будет корректный выбор станка. Если чаще всего в работе заготовки из дерева, фанеры и т.п., то подойдут CO2-лазеры. Скажем откровенно, что данный тип станков не заточен под резку металлов и есть немало нюансов, которые придется учитывать. Например, пока режете алюминий есть вероятность, что луч может быть отражен от листа из металла и после этого он вернется обратно в линзу. Или попадет в зеркала. Другие металлы с такими же свойствами, что сложно поддаются резке на CO2-лазере, это латунь, медь.

Когда основное направление — резка металла, логичнее выбирать оптоволоконные лазеры. Например, присмотритесь к известным на рынке брендам Bodor, King Rabbit, Elixmate. Важно смотреть на мощность оборудования и возможность его настройки под разные виды металлов.

Стоимость и содержание

Помимо начальной стоимости самого оборудования, следует учитывать затраты на обслуживание, замену расходных материалов и энергоэффективность оборудования. Волоконные лазеры менее энергозатратны, способны обрабатывать разную толщину металлов, в зависимости от “начинки”. Важный момент: обращайте внимание на то, откуда и в какие сроки доставляются комплектующие, чтобы избежать простоя, когда срочно понадобится сервисное обслуживание.

Производительность и скорость

В зависимости от объемов производства оцените скорость резки станка. Высокопроизводительные модели подходят для массового выпуска изделий, но могут быть избыточными для небольших предприятий.

Режущий газ

Важно правильно подобрать газ, так как ни о каком качестве резки и речи быть не может, если этот момент не учитывается.

Поддержка и обслуживание

При выборе станка обратите внимание на доступ к сервисному обслуживанию и на возможность проконсультироваться у квалифицированных специалистов, которые оперативно разберутся с техническими проблемами. Надежные поставщики предлагают не только гарантию на доставленное ими оборудование, но и пусконаладку, сервисное обслуживание и обучение персонала.

Делаем нож на металлорезе BODOR A3

Какие металлы можно подвергать лазерной резке

Все металлы обладают особенными свойствами, которые нужно учитывать, так как от них зависит, какое оборудование стоит выбрать для их резки. Оптоволоконные лазеры применяются, чтобы резать материалы из стали, как нержавеющей, так и углеродистой, латуни, меди и алюминия. Толщина металлов бывает разной: в зависимости от этого показателя подбирается мощность оптоволоконного лазера.

Таблица, которая поможет разобраться с тем, какой выбрать тип станка:

Металл	Толщина	Чем резать
Алюминий	до 10 мм	волоконный лазер (в.л.)
	около 10 – 15 мм	CO2 лазер
	больше 15 мм	гидроабразивная резка
Латунь	до 10 мм	волоконный лазер (в.л.)
	около 10 – 15 мм	CO2 лазер
	больше 15 мм	гидроабразивная резка
Медь	до 10 мм	волоконный лазер (в.л.)
	10 – 15 мм	CO2 лазер
	больше 15 мм	гидроабразивная резка
Бронза	до 10 мм	волоконный лазер (в.л.)
	10 – 15 мм	CO2 лазер
	больше 15 мм	гидроабразивная резка

Постобработка изделий из металла

После того, как заготовка из металла обработана с помощью лазерного оборудования необходимо использовать один из методов, чтобы изделие имело аккуратный вид. У среза могут быть острые края, поэтому нужно пользоваться специальным инструментом, что применяется для постобработки. Финальные штрихи обеспечит полировка, травление кислотой, покрытие краской или гидропогружение — выбирайте подходящую методику.

Для постобработки мы использовали иттербиевый (волоконный) лазерный маркер для гравировки.

Лазерная резка металла открывает широкие возможности для бизнеса в сфере обработки металлов. Всегда опирайтесь на специфику производства, объема задач при выборе подходящей технологии и лазерного станка. С помощью консультантов проще разобраться, какой вид оборудования, которое поможет эффективно развивать свое дело, нужно рассматривать.