Лазерная резка некоторых металлов и сплавов

Современное заготовительное производство предлагает множество технологических решений разделения материалов. Это и механическая резка, плазменная, электроискровая, лазерная, гидроабразивная и пр.

Выбирая технологию, инженер-технолог должен учитывать совокупность экономических, качественных параметров, а также особенностей оборудования.

Поскольку ООО «СП»Лазертех» занимается исключительно лазерными технологиями (резка, сварка, наплавка, закалка, маркировка и др.), рассмотрим, в сжатом виде, некоторые особенности раскроя металлических материалов с использованием лазеров.

Для разделения металлов используется огромное количество различного оборудования, отличающееся между собой по длине волны, активному веществу, мощности, частоте и другим физическим и техническим характеристикам.

 

Основа технологии лазерной резки - сфокусированный луч высокой плотности мощности. Мощность излучения регулируется в зависимости от материала и его толщины. Поверхность реза получается качественной и, как правило, не требует дополнительной обработки. Для резки лазером характерны высокая точность и скорость обработки, высокий коэффициент использования металла, возможность производить детали партиями любых объемов, оперативность и гибкость процесса. Раскрой выполняется по сложному контуру. Можно выполнять острые углы, переходы без радиусов, тонкие перемычки и отверстия малого диаметра.

 

Лазерной резке можно подвергнуть широкий круг металлов и сплавов.

Некоторые технологические особенности резки наиболее популярных материалов приведены ниже.

Конструкционные и углеродистые стали

Можно выполнять газовыми и твердотельными лазерами (волоконными, YAG). Длина волны излучения 10,6  и 1,07 мкм.

Чаще всего в качестве вспомогательного газа применяется кислород. Качество торцевой поверхности реза высокое. На нижней кромке возможно образование незначительного грата. При вырезке деталей с острыми углами и отверстиями малого диаметра, может быть применен инертный газ, что несколько удорожает процесс.

Максимальные толщины для сталей этого класса – 25 мм. Считается, что выше этого значения производить резку лазером экономически не эффективно.

Нержавеющие стали

Стали с антикоррозионными свойствами, используется во многих сферах деятельности.

Процедура резки успешно применяться для нержавеющих сплавов с любой внутренней структурой (ферритной, аустенитной, мартенситной, комбинированной).

Основная сложность, возникающая при лазерном раскрое нержавеющих сталей, связана с  процессом зашлаковывания канала реза из-за присутствия легирующих элементов.

Могут образовываться тугоплавкие оксиды, препятствующие подводу лазерного излучения к обрабатываемому материалу. Низкая жидкотекучесть расплавленных оксидов усложняет процесс резки.

Для получения качественного реза необходимо строго контролировать давление режущего газа ( обычно используется азот высокой чистоты).

Толщина обрабатываемого листа, как правило, не превышает 12-15 мм ( в зависимости от типа оборудования).

Для резки чаще всего используются установки на базе СО2 или волоконных лазеров.

Алюминиевые сплавы

Лазерный раскрой алюминиевых пластин достаточно востребованный промышленностью процесс. В тоже время резать алюминий значительно сложнее, чем другие металлы.

Это обусловлено высокой теплопроводностью, оптическими характеристиками и склонностью материала к окислению при повышении температуры.

Для получения хороших результатов требуется излучение более высокой мощности, чем для резки других материалов. Мощность и скорость процесса зависит от толщины и содержания алюминия в сплаве.

Структура поверхности реза пористая, с легко удаляемым гратом на нижней кромке реза. С повышением толщины металла качество реза ухудшается. Чтобы минимизировать шероховатость в канал реза подается азот.

Технологический процесс осуществляется на твердотельных или газовых станках.

Современные технологические системы позволяют проводить обработку алюминиевых сплавов толщиной до 10 мм.

Медные сплавы

Резка меди и ее сплавов требует других технологических подходов, чем раскрой сталей. Высокие теплопроводность и теплоемкость, меньшая температура плавления в сочетании с высоким коэффициентом отражения затрудняют их обработку лучом лазера.

Торец канала реза латуни, при толщинах до 2 мм, получается хорошего качества со слегка шероховатой поверхностью и наличием легко удаляемого грата на нижней кромке.

С возрастанием толщины материала качество реза ухудшается и деталь нуждается в дополнительной обработке.

Резка меди наиболее трудоемкий процесс. Он требует малой скорости и большой плотности мощности, иными словами более высокого тепловложения.

Для решения этой проблемы обработка меди и ее сплавов проводится твердотельными лазерами YAG в импульсном режиме.  В основном, режутся заготовки толщиной до 6мм.

Материалы больших толщин обрабатывать нецелесообразно технически и экономически.

Возможно использование систем с СО2 лазерами. Однако, в таком случае, толщина листа не будет превышать 2 мм.

Волоконные лазеры для резки меди применять не рекомендуется из-за опасности обратного излучения, попадания его в оптическую головку с последующим разрушением коннектора и оптоволокна.

Лазерная резка металла очень эффективная и востребованная технология, применяемая практически во всех отраслях промышленности. Однако следует понимать, что при всей своей привлекательности этот процесс имеет и недостатки:

- высокая стоимость оборудования;

- эффективность зависит от типа лазера;

- ограничение по толщине;

- ограничение по габаритам.

 

 

Тел.: +7 996 767 59 34

Почта: info@laserteh.ru

Адрес: Санкт-Петербург,

            пр. Коломяжский д. 10

Политика конфиденциальности

Остались вопросы?