Какая максимальная толщина металлического листа для лазерной резки?

Этот метод предполагает нагревание металла лазерным лучом до температуры кипения, вследствие чего происходит испарение материала в зоне реза. При этом лазерный источник генерирует очень короткие импульсы и излучает более мощный световой поток по сравнению с непрерывным лазерным излучением. Этот процесс требует значительно больших энергозатрат и большей мощности оборудования по сравнению с резкой методом плавления, так как требуется нагреть металл до более высокой температуры. Например, алюминий плавится при температуре 660 °С, а кипит при 2518,82 °С. Из-за высоких затрат резку методом испарения используют довольно редко, например, для резки листов малой толщины и вырезания тонких деталей.

Данный метод позволяет существенно снизить затраты энергии, использовать оборудование меньшей мощности и резать более толстые листы металла.

В процессе резки лазерный луч нагревает материал до температуры плавления, а поток вспомогательного газа (кислород, азот, аргон, воздух) выдувает расплавленный металл из зоны реза, охлаждает кромки срезов, предотвращая их деформацию, а также выполняет другие важные функции, которые зависят от вида используемого газа.

При взаимодействии кислорода с нагретым материалом происходит реакция окисления, в процессе которой выделяется много тепла, и значительно повышается температура в зоне обработки. Это дает возможность увеличить скорость обработки и толщину разрезаемого листа. Еще одно преимущество - низкая себестоимость производственной операции по сравнению с другими видами лазерной резки. Для резки с кислородом требуется меньше энергии, чем для резки с инертным газом и резки методом испарения.

Недостаток метода заключается в окислении кромок некоторых разрезаемых материалов. В связи с этим сфера применения метода включает резку черных металлов, нелегированных сталей, черной стали. Цветные металлы, нержавеющая сталь и другие легированные стали окисляются при контакте с кислородом, поэтому данный метод резки для них не подходит.

Эта технология применяется при необходимости предотвратить окисление кромок разрезаемого материала. Инертные газы отсекают от зоны реза атмосферный воздух, содержащий кислород. Таким образом, исключается контакт кромок с кислородом, кромки остаются чистыми, гладкими и не нуждаются в последующей обработке. Скорость резки в инертных газах ниже по сравнению с резкой в кислороде, а стоимость – выше, так как отсутствует окисление, которое является дополнительным источником тепла. Аргон применяют для резки титана, азот – для резки легированных сталей, нержавейки, цветных металлов, а также сплавов.

В России распространены два вида лазерного оборудования: волоконные и газовые (СО2) лазерные станки. Важнейшее отличие между ними заключается в длине волны света, излучаемого лазером. Волоконные лазерные станки имеют длину волны 1064 мкм и очень малый диаметр фокуса, что обеспечивает высокую интенсивность луча (в 100 раз выше, чем у СО2 лазера при одинаковой излучаемой мощности) и высокую интенсивность нагрева материала. Кроме того, металлы, особенно цветные, хорошо поглощают коротковолновое лазерное излучение. В связи с этим для резки металлов наиболее эффективно применять оптоволоконные лазерные станки.

Длина волны у СО2 лазеров составляет 10,6 мкм. Это оборудование предназначено в первую очередь для работы с неметаллическими материалами (древесина, пластмасса, стекло, резина, пластики, керамика и т.д.). Цветные металлы (медь, алюминий, алюминиевые сплавы и т.д.) обладают высокой отражающей способностью для излучения с длиной волны 10,6 мкм. Поэтому СО2 лазерные станки не подходят для обработки этих материалов. Кроме того, газовые лазерные станки отличаются более высоким энергопотреблением, более сложны в обслуживании и имеют более сложную оптическую систему, нуждающуюся в периодической юстировке и диагностике.

Современные лазерные станки оснащены числовым программным управлением (ЧПУ), которое существенно упрощает производственный процесс. Управляющую программу, по которой выполняется резка, загружают в контроллер станка в виде специальных кодов, формирующих траекторию движения луча и другие параметры резки. Автоматизация процесса дает возможность быстро получать крупные партии полностью идентичных деталей любой сложности.