Какие металлы подходят для лазерной резки

Для разделки металлов, производства деталей машин и механизмов применяются технологии лазерной резки. Это энергоэффективная методика раскроя материалов, воздействие которой на заготовку осуществляется с помощью концентрированного в малой области светового потока. Особенность лазерной резки – отсутствие контакта луча с металлом и высоким качеством линии реза. Процесс разделки полностью автоматизирован, а управление станком выполняет компьютер по заданной программе.

Лазерные технологии применимы не для всех металлов, ввиду их разных свойств. Для эффективной работы используют станки с различной конфигурацией и активной средой.

Что такое лазерная резка

Технология раскроя металлической заготовки с достижением высокого качества реза, а также минимальным «непроизводственным» расходом сырья, называется лазерной резкой. Станки оснащаются числовым программным управлением (ЧПУ), а работа оборудования полностью автоматизирована.

Управление рабочими органами станка выполняет компьютер с помощью сервоприводов. Процесс разделки заключается в нагреве металла по линии реза с последующим его расплавлением, горением, испарением или выдуванием потоком газа.

Принцип работы

Любой лазерный станок состоит из 3 основных частей:

Компьютерное управление лазером позволяет создавать проекты (чертежи) и переносить их в ПО станка. Оператор задает параметры резки исходя из свойств обрабатываемого сплава, и контролирует процесс. Вся работа автоматизирована. Перемещение рабочей головки выполняют сервоприводы с точностью позиционирования до 0,005 мм.

Какие металлы можно обрабатывать на лазерном станке

Лазерные установки позволяют работать с тонкостенными (до 3,9 мм), а также толстостенными (до 30 мм) сплавами. На качество обработки влияют индивидуальные свойства металла, такие как:

• толщина заготовки;
• коэффициент отражения – параметр, определяющий процент отражения светового потока, падающего на заготовку;
• теплопроводность – чем выше этот параметр, тем хуже сплав поддается обработке, требует специальных условий и режимов работы лазера.

На лазерном станке можно разделывать заготовки из стали, алюминия, меди, латуни, бронзы, а также титана и других твердосплавных металлов. Кроме этого, обрабатывают драгоценные и редкоземельные сплавы, металлы спецназначения и даже броню.

Сталь

Является самым хорошо обрабатываемым материалом при резке. Относительно низкий коэффициент теплопроводности и отражаемости делает сталь пригодным для разделки на станках всех типов. Допустимая толщина заготовки – до 30 мм.

На лазерном станке можно обрабатывать:

• углеродистую сталь – черные сплавы имеют высокий коэффициент поглощения луча, допускается использовать Ст0-Ст3, в качестве удаляющего расплав газа применяется кислород;
• нержавеющую сталь – коэффициент отражения выше, чем у углеродистой, поэтому используют волоконные лазеры с дополнительной подачей азота или аргона, подходит 08Х18Н10, 08Х17Н13М2, 03Х18Н11 (аналог AISI304L);
• оцинкованную сталь – при работе с заготовками применяются системы удаления испаренного цинка, так как продукты его горения могут повредить лазерную головку.

Для лазерной резки стали применяют газовые СО2 лазеры, а также установки с твердотельными и волоконными активными средами. Использование кислорода в качестве удаления расплава по линии реза допускается только с углеродистой сталью. Для других сплавов нужны нейтральные газы, такие как аргон и азот.

Алюминий

Так как алюминий обладает сильным коэффициентом отражения (порядка 90%), его обработка на лазерном станке выполняется только волоконным лазером с регулируемой длиной волны.

Снизить отражаемость поверхности алюминия можно с помощью нескольких способов:

• придать поверхности заготовки шероховатость – допускается не для всех случаев;
• удалить оксидную пленку при ее наличии;
• выставить определенные параметры длины волны лазера.

Кроме высокой отражаемости, алюминий обладает высокой теплопроводностью. Это свойство требует использования мощной лазерной установки с концентрацией энергии в минимальном радиусе. Скорость резки алюминия ниже средней и зависит от толщины заготовки. Для предотвращения перегрева места реза, лазерная установка должна генерировать импульсный луч.

Допустимая толщина заготовки до 20 мм. На качество реза толстостенного алюминия влияет максимальная мощность лазера.

Медь и латунь

Одни из наиболее сложных материалов для обработки на лазерном станке. Медь имеет самый высокий (после серебра) коэффициент отражаемости – до 95%. Кроме этого, теплопроводность меди почти вдвое больше, чем у алюминия (236 Вт/(м*К) против 402 Вт/(м*К).

Для преодоления отражаемости меди, применяются следующие способы:

• применение волоконной установки – позволяет уменьшить длину волны с 10,5 мкм (для СО2-лазера) до 1,05 мкм;
• сфокусировать световой поток на верхней кромке (плоскости) заготовки;
• применение максимальной мощности работы установки на первых этапах прожига (прокалывание);
• в качестве газа, который удалят расплав по линии реза, использовать кислород.

К обработке латуни применяются аналогичные требования, как и к меди. Исключением составляет тип газа, удаляющего расплав. Для латуни необходим инертный газ (азот, аргон). Допустимая толщина заготовки при резке меди и латуни составляет 1-6мм.

Преимущества лазерной резки

Разделка металла на лазерных станках с ЧПУ позволяет изготовить детали прецизионной точности по геометрическим параметрам. Кромка среза не имеет дефектов и не нуждается в дополнительной (окончательной) обработке на других станках. Компьютерное управление позволяет легко переносить чертежи практически из любых программ.

Компания «Аурис 3D» оказывает услуги по лазерной резке металла. Работаем со сталью, медью, алюминием и латунью. Также выполняем разделку стальных труб. Для обработки сплавов различных свойств, используем станки разных (Optiplex 3015, ML3015eX). Гарантируем качество реза.

Чтобы правильно определить вид станка для лазерной резки, необходимо знать параметры обрабатываемого сплава, его химический состав, а также индивидуальные свойства.