Що таке процес лазерного різання металу?

Лазерне різанняце точний і ефективний метод різання металу та інших матеріалів за допомогою потужного лазера. Процес широко використовується в різних галузях промисловості, включаючи виробництво, автомобільну, аерокосмічну та металообробну промисловість, завдяки своїй точності, швидкості та можливості створювати складні конструкції. У цьому посібнику ми розберемо, як працює лазерне різання, ключові компоненти, що використовуються, і типи лазерного різання.

1. Що таке лазерне різання?

Лазерне різання — це процес, у якому використовується сфокусований промінь світла (лазер) для прорізання або гравіювання таких матеріалів, як метал, пластик і дерево. Лазерний промінь плавить, спалює або випаровує матеріал, залишаючи після себе чистий, високоякісний зріз з мінімальними відходами.

2. Ключові компоненти лазерного різання

- Лазерне джерело: лазерний промінь походить від лазерного генератора (CO2, волоконний або Nd:YAG-лазер зазвичай використовується для різання металу). Лазер посилюється і направляється на матеріал, що ріжеться.

- Фокусуюча лінза: лінза або ряд лінз фокусують лазерний промінь у малу точку, збільшуючи його інтенсивність у точці контакту з матеріалом.

- Ріжуча головка: ріжуча головка направляє лазерний промінь на матеріал. Він рухається по запрограмованій траєкторії, керовані ЧПУ (числовим комп’ютерним керуванням) або іншими системами наведення.

- Допоміжний газ: газ, наприклад кисень, азот або повітря, часто продувається через сопло, щоб допомогти в процесі різання, допомагаючи видалити розплавлений матеріал і покращити якість різання.

- Основа матеріалу: метал розміщується на стійкій підставці або столі, який підтримує матеріал під час процесу різання.

3. Процес лазерного різання

Процес лазерного різання можна розбити на наступні етапи:

Крок 1: Дизайн і програмування

- Дизайн САПР: Першим кроком є ​​створення дизайну для частини або компонента, який потрібно вирізати. Це робиться за допомогою програмного забезпечення CAD (Computer-Aided Design). Дизайн перетворюється у формат, доступний для читання машиною для лазерного різання, зазвичай це векторний файл.

- Програмування з ЧПК: дизайн завантажується в систему ЧПК, яка керує машиною для лазерного різання. Він перетворює дизайн на інструкції щодо різання, керуючи лазером, як і де різати.

Крок 2: Підготовка матеріалу

- Металевий лист або матеріал, який потрібно розрізати, розміщується на станині машини. Звичайні метали, які використовуються для лазерного різання, включають сталь, нержавіючу сталь, алюміній, латунь і мідь.

Крок 3: Лазерне різання

- Генерація променя: лазерне джерело генерує промінь світла високої енергії, який потім фокусується через лінзи для створення інтенсивної теплової плями.

- Нагрівання матеріалу: коли сфокусований лазерний промінь потрапляє на метал, енергія поглинається, в результаті чого матеріал швидко нагрівається та плавиться, горить або випаровується.

- Допоміжний газ: допоміжний газ (наприклад, кисень або азот) спрямовується на ділянку різання через сопло. Це допомагає видалити розплавлений метал і сміття, а також охолоджує матеріал і підвищує швидкість і точність різання.

 - Кисень часто використовується для різання м’якої сталі, оскільки він реагує з металом, виробляючи тепло і прискорюючи процес різання.

 - Для таких матеріалів, як нержавіюча сталь, використовується азот, щоб запобігти окисленню та забезпечити чистий край.

- Рух лазера: керована ЧПК лазерна ріжуча головка рухається вздовж запрограмованої траєкторії відповідно до конструкції. Швидкість, потужність і точка фокусування лазера регулюються залежно від матеріалу та товщини металу, який ріжеться.

Крок 4: Охолодження та обробка

- Коли лазер розрізає матеріал, розплавлений або випарений метал видувається допоміжним газом, залишаючи чистий гладкий зріз.

- Після завершення розрізу краї можна згладити або видалити задирки, залежно від бажаної обробки.

- Залишки металобрухту чи відходів мінімальні завдяки точності лазера.

4. Види лазерного різання металу

Існує кілька способів лазерного різання в залежності від матеріалу і застосування:

A. Випаровування

- Лазерний промінь нагріває матеріал до точки кипіння, змушуючи його випаровуватися. Цей метод підходить для таких матеріалів, як дерево чи пластик, але також може використовуватися для тонких металів.

B. Різання розплавленням і видуванням (різання плавленням)

- Матеріал нагрівається до тих пір, поки він не розплавиться, і газ під високим тиском (часто азот) видуває розплавлений метал із розрізу. Цей метод поширений для різання металів, таких як нержавіюча сталь і алюміній.

C. Реактивне різання (полум'яне різання)

- Також відомий як кисневе лазерне різання, цей метод схожий на кисневе різання. У зону різання вдувається кисень, і метал реагує з киснем, виробляючи додаткове тепло та прискорюючи процес різання. Його часто використовують для різання товстої сталі.

D. Розтріскування від термічного напруження

- Деякі крихкі матеріали, наприклад скло, можна різати за допомогою контрольованого термічного навантаження. Лазер викликає локальне нагрівання, і коли матеріал охолоджується, він тріскається вздовж шляху різання.

5. Переваги лазерного різання металу

- Висока точність: лазерне різання може створювати надзвичайно точні розрізи з жорсткими допусками, що робить його ідеальним для складних конструкцій.

- Чисті різання: лазер створює гладкі, чисті краї, часто усуваючи потребу у вторинній обробці.

- Універсальність: лазерне різання працює на широкому діапазоні металів і товщини, від тонких листів до більш товстих пластин.

- Зменшення відходів: лазерне різання є високоефективним, зменшуючи відходи матеріалу порівняно з іншими методами різання.

- Швидкість: забезпечує вищу швидкість різання, особливо під час різання тонших металів, порівняно з традиційними методами, такими як механічне різання.

6. Застосування лазерного різання металу

Лазерне різання використовується в різних галузях промисловості, в тому числі:

- Автомобільна техніка: для різання металевих деталей, таких як компоненти шасі та двигуна.

- Аерокосмічна промисловість: створення точних компонентів для літаків і космічних кораблів.

- Виробництво: виготовлення металевих деталей на замовлення, включаючи кронштейни, корпуси та металеві деталі.

- Виготовлення ювелірних виробів: для детального металевого дизайну та візерунків.

- Будівництво: різання сталевих балок, панелей та обшивки.

Висновок

Лазерне різання металу — це високоефективний і точний процес, який забезпечує виняткову точність, швидкість і гнучкість у багатьох галузях промисловості. Незалежно від того, ріжете ви тонкий листовий метал або товсті сталеві пластини, правильний метод лазерного різання та обладнання можуть значно підвищити продуктивність і зменшити відходи матеріалу. Розуміння процесу забезпечує кращий контроль якості та допомагає вибрати найбільш підходящий тип лазерного різання для конкретних потреб металообробки.

Компанія Dongguan Fu Cheng Xin Communication Technology Co., Ltd. займається розробкою, виробництвом, складанням, постачальниками апаратного забезпечення для обслуговування ODM. Ласкаво просимо до нас за адресою Lei.wang@dgfcd.com.cn.