Обработка лазером металла: Обработка металлов лазером

alexxlab | 25.05.1995 | 0 | Разное

Обработка металла лазером | Статьи

Обработка металла лазером | Статьи

• Главная
• Информация
• Статьи
• Обработка металла лазером

Постоянное совершенствование технологий позволило значительно сократить использование ручного труда в промышленной сфере.

Сегодня инновационные решения в области металлообработки позволяют практически полностью автоматизировать процесс производства – резка металла лазерным лучом дает возможность производить сложные и точные производственные операции, которые при помощи стандартных методов практически невыполнимы.

Преимущества и недостатки лазерной резки

Данная технология является наиболее высокоточной и эффективной, при этом весь процесс управляется автоматикой по заданной программе. Лазер справляется с металлом любой толщины, имеющего различные показатели теплопроводности. Чтобы увеличить эффективность устройства, через сопло подается активный или инертный газ, который уносит ненужные вещества и обеспечивает приток кислорода в обрабатываемую область. Кроме этого, подача газа под давлением позволяет предотвратить чрезмерный нагрев материала детали.

Большое сосредоточение энергии в луче плавит заготовку в заранее определенном месте, при этом деформация краев полностью исключена – зона термической обработки имеет миниатюрные размеры. Применение данной технологии дает возможность обрабатывать изделия из мягкого материала.

Достоинства

• Отсутствие механического контакта с заготовкой.
• Точность реза.
• После лазерной резки металла изделие нет необходимости в проведении дополнительной обработки.
• Процесс управления аппаратом прост и понятен.
• Высокая производительность и скорость резки.
• Экономия сырья и электроэнергии.

Недостатки

• Оборудование стоит довольно дорого.
• Небольшая эффективность при работе со сплавами, которые способны отражать или рассеивать луч лазера (алюминий, нержавеющая сталь).

Наличие современного оборудования и штат опытных сотрудников – все это позволяет нам оказывать качественные услуги по металлообработке. Каждый этап работы осуществляется под непрерывным контролем, что исключает появление недоработок и изъянов – на выходе получается идеально точная деталь, которая соответствует всем необходимым требованиям. Кроме этого, края заготовки после обработки не требуют шлифовки или удаления заусениц – рез получается абсолютно ровный, без каких – либо сколов и царапин.

Адекватная стоимость услуг – мы входим в число компаний, имеющих наиболее низкий прайс в Москве на выполняемые услуги – обращайтесь к нам, и получайте нужную деталь без задержек и утомительных очередей!

---

Категории

• Полезные статьи20

Скачать прайс

Лазерная обработка металлов – Слесарное дело

В последнее время в различных технологиях промышленного производства все чаще применяется лазер. Так, лазерные установки могут применяться для формовки, резки, стыковки и изменения свойств самых разнообразных материалов, таких как древесина, пластмассы, бумага и металлы, а также для нанесения на них различных покрытий.

К важнейшим технологиям лазерной обработки металлов относятся: 1) прямое лазерное спекание (DMLS), 2) лазерная и лазерно-механическая гибка, 3) лазерная резка и лазерное сверление, а также 4) лазерная сварка.

1) Прямое лазерное спекание металлов – это технология быстрого изготовления металлических прототипов, которая обладает большим потенциалом для прямого изготовления металлических формообразующих вставок пресс-форм, применяемых для литья пластмасс под давлением, а также для прямого изготовления образцов и прототипов различных деталей.

В технологии прямого лазерного спекания металлов используются 3D-данные, в соответствии с которыми осуществляется постепенное наплавление металлического порошка вдоль контура заготовки с помощью высокотемпературного лазерного луча. Модели, изготовленные по этой технологии, обладают высокой прочностью и способны выдерживать большие механические нагрузки.

Данная технология может применяться для спекания следующих материалов:

– высококачественная сталь

– инструментальная сталь

– титан

– алюминий.

2) Лазерная гибка металлов – это загибание заготовки с помощью лазерного луча. При нагревании металлической пластины с помощью лазерного луча в каком-то ограниченном месте эта пластина стремится расшириться в месте нагрева, чему препятствует холодная поверхность, которая не нагревалась лазерным лучом. В результате возникают механические напряжения, под действием которых плоская пластина сгибается. При этом происходят пластические деформации металла. Благодаря этому пластина остается деформированной, т. е. сохраняет приданную ей новую форму даже после охлаждения.

Лазерно-механическая гибка металлов – это технология, в которой используется предварительный нагрев места сгиба с помощью лазерного луча и последующее механическое загибание заготовки. Благодаря этому достигается уменьшение механического усилия гибки, и увеличение относительного удлинения при разрыве металла заготовки. Это позволяет обеспечить больший угол при меньших радиусах изгиба.

3) Лазерная резка металлов – это технология термической резки листового металла, а также трехмерных заготовок, например, труб или профилей, с помощью лазерного луча.

Этот метод применяется в тех случаях, когда сложная геометрия заготовки (двух- или трехмерная) требует точной и быстрой обработки (как правило, со скоростью от 10 до более 100 м/мин), изготовления трехмерных вырезов (в том числе в труднодоступных местах) или/и бесконтактной обработки почти без приложения усилий. По сравнению с альтернативными технологиями, такими как вырубка в штампе, лазерная резка экономически приемлема уже при очень маленьких партиях обрабатываемых заготовок.

Однако также существуют комбинированные установки, в которых преимущества лазерной резки сочетаются с достоинствами вибрационной высечки и вырубки в штампе. Такие установки позволяют выполнять как операции с вырубной головкой, так и лазерную резку любых контуров. Применение в них находят фокусированные лазеры высокой мощности, чаще всего углекислотный (газовый) лазер, но при этом все больше применяется и твердотельный лазер, а также более эффективный, хорошо фокусируемый волоконный лазер.

Лазерное сверление металлов – это технология обработки без снятия стружки, при которой с помощью лазера внутрь заготовки локально передается настолько большое количество энергии, что материал в месте воздействия лазера ионизируется и испаряется. Ионизированный пар (вернее плазма) отбрасывается в сторону за счет разницы давлений между внешней средой заготовки и местом лазерного сверления. При этом наплавление металла по краю отверстия является нежелательным.

а) Одноимпульсное лазерное сверление

Лазерный луч включается однократно и просверливает материал за один импульс.

Недостатком этого вида лазерного сверления являются малая максимальная толщина просверливаемого материала и большая потребляемая энергия импульса. Кроме того, получаемые отверстия имеют явную коническую форму, так как передача тепловой энергии внутрь материала сильно ослабевает с увеличением глубины отверстия.

б) Ударное лазерное сверление

Лазерный луч в несколько импульсов бьет в одно и то же место на заготовке и при этом при каждом импульсе испаряет некоторое количество материала. При этом расплавленный материал вытесняется из отверстия под действием испарившейся составляющей материала. Это позволяет получать значительно более глубокие отверстия, чем при одноимпульсном лазерном сверлении (около 100 мм). К другим преимуществам этого метода относятся возможность выполнения отверстий под углом к поверхности заготовки, более высокое качество сверления и возможность обработки даже чрезвычайно твердых материалов. Недостатком является более длительный процесс сверления.

в) Лазерное трепанирование (вырезание отверстий)

Пульсирующий лазерный луч вращается и таким образом может «вырезать» отверстия любого диаметра. После того, как пробито первое отверстие в материале, рядом с ним с некоторым перекрытием выполняется следующее отверстие. При этом на практике наиболее оптимальным оказалось перекрытие в 50-80 % площади отверстия.

г) Ударное сверление вращающимся лазерным лучом (сверление лазерным «спиральным сверлом»)

Этот метод лазерного сверления действует по тому же принципу, что и ударное лазерное сверление, но с дополнительным вращением лазерного луча. Благодаря этому материал заготовки снимается в виде спиралевидной стружки. При этом качество сверления выше по сравнению с лазерным трепанированием.

4) Лазерная сварка металлов (LBW) – это технология сварки, применяемая для соединения нескольких металлических деталей с помощью лазерного луча. При этом лазерный луч служит в качестве концентрированного источника тепловой энергии, обеспечивая тонкий сварной шов, большую глубину и высокую скорость сваривания. Часто эта технология используется в крупносерийном производстве, например, в автомобильной промышленности.

Как и электронно-лучевая сварка (EBW), лазерная сварка характеризуется высокой плотностью энерговыделения (порядка 1 МВт/см²), что обеспечивает малые зоны термического влияния, а также высокую скорость нагрева и охлаждения. Диаметр пятна лазерного луча может варьироваться от 0,2 мм до 13 мм, правда, для сварки применяются лишь лучи малых диаметров. При этом глубина проникновения луча пропорциональна количеству затраченной энергии, но также зависит от положения фокальной точки и увеличивается до максимума, когда фокальная точка расположена чуть ниже поверхности заготовки.

Непрерывный или пульсирующий лазерный луч может использоваться в зависимости от свойств свариваемых заготовок. Так, импульсы длительностью порядка миллисекунд используются для сваривания тонких материалов, таких как лезвия бритв, а непрерывный лазерный луч применяется для выполнения глубокой сварки.

Лазерная сварка является универсальной технологией, пригодной для сваривания углеродистых сталей, высокопрочных низколегированных сталей, нержавеющих сталей, алюминия и титана. Из-за высокой скорости охлаждения возникает проблема растрескивания при сваривании высокоуглеродистых сталей. Качество лазерной сварки высокое, сходное с качеством электронно-лучевой сварки. Скорость сварки пропорциональна количеству затраченной энергии, но также зависит от типа и толщины заготовок. Благодаря высокой допустимой мощности газовых лазеров они особенно хорошо подходят для крупносерийного производства. Так, лазерная сварка является доминирующей технологией сварки в автомобильной промышленности.

 

< Предыдущая		Следующая >

Лазерная резка отражающих металлов – Laser Ing

Лазерная резка отражающих металлов осуществляется с особой осторожностью из-за возможного повреждения системы линз. По этой причине были разработаны специальные системы и приемы, не снижающие точность реза. Какие это техники?

 

Лазерная резка отражающих металлов

Компании, занимающиеся лазерной резкой, на практике часто сталкиваются с металлами с высокой отражающей способностью , такими как алюминий. Резка этих металлов требует особого внимания и подготовки лазерного резака. А именно, из-за отражающих свойств таких металлов, небрежная резка или неподготовка шлифуемой поверхности может привести к повреждению линзы лазера. Помимо алюминия, лазерная резка 9Нержавеющая сталь 0009 , которая дополнительно обрабатывается полировкой, также может быть серьезной проблемой.

 

Почему возникают трудности при резке?

Со2-лазерные резаки работают по принципу , направляя лазерный луч через зеркала и линзы на небольшую поверхность режущего материала. Поскольку лазерный луч на самом деле представляет собой световой луч высокой силы , отражающие свойства металла могут вызвать отклонение лазерного луча. В этом случае перевернутый лазерный луч попадает через головку лазерного резака на линзы и систему зеркал, что может привести к повреждению.

 

Лазерная резка отражающих металлов может быть проблемой

 

Чтобы предотвратить возможное отклонение лазерного луча, требуется несколько действий . Светоотражающий металл должен быть покрыт слоем или устройством, поглощающим лазерный луч. Такой подход к резке не влияет на качество и точность реза, а лазерный резак защищен от разрушения.

В дополнение к вышеупомянутой обработке, большинство современных станков для лазерной резки поставляются с реализованной система самозащиты . Эта система в случае отражения лазерного луча отключает лазерный резак и тем самым предотвращает разрушение линзы. Вся система работает по принципу измерения излучения , то есть его контроля при резке. Однако с развитием технологий были разработаны лазерные резаки, устойчивые к таким явлениям, и это волоконные лазеры .

 

Волоконный лазерный резак

Сегодня, помимо стандартных лазерных резаков CO2, при лазерной резке металла практикуется также использование волоконного лазера. Технология волоконного лазера — это одна из новейших технологий резки, которая обеспечивает значительно более высокую производительность, чем CO2-лазеры.

 

 

Лазерный резак по металлу – Bystar Fiber

 

Волоконные лазеры используют оптических волокон , направляющих лазерный луч, вместо сложной системы зеркал. Этот тип лазера является самой быстрой и наиболее экономичной альтернативой лазерной резке металлов, отражающих CO2.

В дополнение к резке волоконным лазером, другой метод, используемый для отражающих металлов, — гидроабразивная резка. Основной причиной этого является тот факт, что волоконные лазеры теряют свою эффективность при толщине металла более 5 миллиметров.

 

Список отражающих металлов

В таблице приведен список всех отражающих металлов и рекомендации по их резке.

Металл	Толщина (мм)	Техника резки
Алюминий	до 10	Волоконный лазер
	10 – 15	СО2-лазер
	более 15	Гидроабразивная резка
Латунь	до 10	Волоконный лазер
	10 – 15	СО2-лазер
	более 15	Гидроабразивная резка
Медь	до 10	Волоконный лазер
	10 – 15	СО2-лазер
	более 15	Гидроабразивная резка
Бронза	до 10	Волоконный лазер
	10 – 15	СО2-лазер
	более 15	Гидроабразивная резка
Титан	до 8	Волоконный лазер
	более 8	Гидроабразивная резка
Серебро	до 5	Волоконный лазер
	более 5	Гидроабразивная резка
Золото	до 5	Волоконный лазер
	более 5	Гидроабразивная резка

---

 

Лазерная резка металла — основные преимущества и характеристики — Блог

Современные технологии позволяют выполнять сложные процессы металлообработки, будь то резка, сварка или другие операции. Одним из самых современных методов обработки, проще говоря, методов резки металла, является лазерная резка металла.

Термин «лазер» — это аббревиатура, пришедшая из англоязычной области и означающая «усиление света за счет стимулированного излучения». Лазер — это не что иное, как осциллятор света, позволяющий сфокусироваться на точке очень маленького диаметра, меньше 1 мм.

Лазерная резка сама по себе представляет собой процесс термической резки материала, при котором лазерный источник, т. е. резонатор, создает лазерный луч, который с помощью зеркала проходит в режущей головке станка, фокусируясь на точке очень маленького диаметра.

 

Лазерная резка металлов – применение и преимущества

Благодаря высокой точности лазерная резка используется во многих отраслях промышленности, в том числе в металлургии, электронике, судостроении и т. д.

Лазерная резка металлов предлагает множество преимущества, и некоторые из них следующие:

• низкое тепловложение на металле
• небольшая деформация металла
• высокая скорость
• высококачественная резка
• гибкость
• экономичность
• точность

 

Принципы лазерной резки металла

Лазерная резка металла может выполняться:

• CO2-лазеры: используются при сверлении, резке, маркировке, гравировке
Лазеры Nd
• : чаще всего используются для сверления. Для них характерны высокая энергия импульсов и низкая скорость повторений
• Лазеры Nd-YAG: используются для сверления, гравировки и регулировки. Они используют импульсы очень высокой энергии

 

 

Иллюстрация работы станка для лазерной резки

Лазерная резка представляет собой термический процесс, который начинается с нагрева и фокусировки лазерного луча (диапазон плотности около 104 Вт мм-2) в сочетании с газом (активным или инертный). Лазерный луч плавит разрезаемый металл, а газ своим током уничтожает расплавленный металл. Лазерная резка металла начинается со сверления отверстия в металле, а сверление отверстия может занять до 15 секунд в зависимости от толщины металла. Лазерный луч, применяемый в процессе лазерной резки, параллелен толщине от 1,5 до 12,5 мм.

Лазерная резка металла — одна из разновидностей лазерной резки.

Пример резки металла лазером показан ниже.

 

Характеристики лазерной резки металла

Точность, которая может быть достигнута при лазерной резке металла, составляет до 0,01. Количество тепла, которое вводится в процессе резки, можно увидеть в таблице. Величины указаны в ваттах [Вт].

Скорость — одно из преимуществ лазерной резки.

В приведенной ниже таблице указано время в минутах, необходимое для резки дюймового материала.

 

0

Материал	Толщина материала (мм)
	0,5	1	2	3,5	6	6
Нержавеющая сталь	1000	1000	1000	500	250
Алюминий	1000	1000	1000	3800	10000
Мягкая сталь	–	400	–	500	–
Титан	250	210	210	–	–

Количество тепла, переданного материалу в процессе резки

---

 

Лазерная резка металла имеет несколько изменяемых параметров, и одним из важнейших является импульсный, то есть непрерывный луч.