В чем заключается процесс лазерной резки металла?

Лазерная резка— это точный и эффективный метод резки металла и других материалов с использованием мощного лазера. Этот процесс широко используется в различных отраслях промышленности, включая производство, автомобилестроение, аэрокосмическую промышленность и металлообработку, благодаря своей точности, скорости и способности создавать сложные конструкции. В этом руководстве мы расскажем, как работает лазерная резка, ключевые компоненты и типы лазерной резки.

1. Что такое лазерная резка?

Лазерная резка — это процесс, в котором используется сфокусированный луч света (лазер) для резки или гравировки таких материалов, как металлы, пластики и дерево. Лазерный луч плавит, сжигает или испаряет материал, оставляя после себя чистый, высококачественный срез с минимальными отходами.

2. Ключевые компоненты лазерной резки

- Источник лазера: лазерный луч исходит от лазерного генератора (для резки металла обычно используются CO2-, волоконные или Nd:YAG-лазеры). Лазер усиливается и направляется на разрезаемый материал.

- Фокусирующая линза: линза или серия линз фокусируют лазерный луч в небольшую точку, увеличивая его интенсивность в точке контакта с материалом.

- Режущая головка: Режущая головка направляет лазерный луч на материал. Он движется по запрограммированной траектории, управляемой ЧПУ (числовым программным управлением) или другими системами наведения.

- Вспомогательный газ: газ, такой как кислород, азот или воздух, часто продувается через сопло, чтобы облегчить процесс резки, помогая удалить расплавленный материал и улучшить качество резки.

- Подставка для материала: металл помещается на устойчивую подставку или стол, который поддерживает материал во время процесса резки.

3. Процесс лазерной резки

Процесс лазерной резки можно разбить на следующие этапы:

Шаг 1: Проектирование и программирование

- Проектирование САПР. Первым шагом является создание проекта детали или компонента, который необходимо разрезать. Это делается с помощью программного обеспечения CAD (компьютерного проектирования). Дизайн преобразуется в формат, читаемый станком для лазерной резки, обычно это векторный файл.

- Программирование ЧПУ: проект загружается в систему ЧПУ, которая управляет станком для лазерной резки. Он преобразует дизайн в инструкции по резке, указывая лазеру, как и где резать.

Шаг 2: Подготовка материала

- Металлический лист или материал, подлежащий резке, помещается на станину станка. Обычные металлы, используемые при лазерной резке, включают сталь, нержавеющую сталь, алюминий, латунь и медь.

Шаг 3: Лазерная резка

- Генерация луча: лазерный источник генерирует высокоэнергетический луч света, который затем фокусируется через линзы, создавая интенсивное тепловое пятно.

- Нагрев материала: когда сфокусированный лазерный луч попадает на металл, энергия поглощается, в результате чего материал быстро нагревается и плавится, горит или испаряется.

- Вспомогательный газ: вспомогательный газ (например, кислород или азот) направляется в зону резки через сопло. Он помогает удалить расплавленный металл и мусор, а также охлаждает материал и повышает скорость и точность резки.

 - Кислород часто используется для резки мягкой стали, так как он вступает в реакцию с металлом, выделяя тепло и ускоряя процесс резки.

 - Азот используется для таких материалов, как нержавеющая сталь, чтобы предотвратить окисление и обеспечить чистоту кромки.

- Лазерное движение: лазерная режущая головка с ЧПУ движется по запрограммированной траектории, следуя проекту. Скорость, мощность и фокус лазера регулируются в зависимости от материала и толщины разрезаемого металла.

Шаг 4: Охлаждение и обработка

- Когда лазер прорезает материал, расплавленный или испаренный металл выдувается вспомогательным газом, оставляя чистый и гладкий разрез.

- После завершения резки края можно сгладить или удалить заусенцы, в зависимости от желаемой отделки.

- Любые остатки металлолома или отходов сводятся к минимуму благодаря точности лазера.

4. Виды лазерной резки металла

Существует несколько методов лазерной резки в зависимости от материала и применения:

А. Испарительная резка

- Лазерный луч нагревает материал до точки кипения, вызывая его испарение. Этот метод подходит для таких материалов, как дерево или пластик, но его также можно использовать для тонких металлов.

B. Резка плавлением и выдуванием (резка плавлением)

- Материал нагревают до тех пор, пока он не расплавится, и газ под высоким давлением (часто азот) выдувает расплавленный металл из разреза. Этот метод распространен для резки металлов, таких как нержавеющая сталь и алюминий.

C. Реактивная резка (газовая резка)

- Этот метод, также известный как кислородно-лазерная резка, аналогичен кислородно-топливной резке. В зону резки подается кислород, и металл вступает в реакцию с кислородом, выделяя дополнительное тепло и ускоряя процесс резки. Часто используется для резки толстой стали.

D. Растрескивание при термическом напряжении

- Некоторые хрупкие материалы, например стекло, можно резать с помощью контролируемой термической нагрузки. Лазер вызывает локальный нагрев, и по мере остывания материала он растрескивается по траектории резки.

5. Преимущества лазерной резки металла

- Высокая точность: лазерная резка позволяет производить чрезвычайно точные разрезы с жесткими допусками, что делает ее идеальной для сложных конструкций.

- Чистый разрез: лазер создает гладкие, чистые края, что часто устраняет необходимость вторичной обработки.

- Универсальность: лазерная резка работает с широким диапазоном металлов и толщин, от тонких листов до более толстых пластин.

- Сокращение отходов: лазерная резка очень эффективна, сокращая отходы материала по сравнению с другими методами резки.

- Скорость: обеспечивает более высокую скорость резки, особенно при резке более тонких металлов, по сравнению с традиционными методами, такими как механическая резка.

6. Применение лазерной резки металла.

Лазерная резка применяется в различных отраслях промышленности, в том числе:

- Автомобильная промышленность: для резки металлических деталей, таких как компоненты шасси и детали двигателя.

- Аэрокосмическая отрасль: для создания прецизионных компонентов для самолетов и космических кораблей.

- Производство: Для изготовления металлических изделий на заказ, включая кронштейны, корпуса и детали из листового металла.

- Изготовление ювелирных изделий: для детальных металлических конструкций и узоров.

- Строительство: резка стальных балок, панелей и облицовки.

Заключение

Лазерная резка металла — это высокоэффективный и точный процесс, обеспечивающий превосходную точность, скорость и гибкость в широком спектре отраслей. Независимо от того, режете ли вы тонкий листовой металл или толстые стальные пластины, правильный метод лазерной резки и оборудование могут значительно повысить производительность и сократить отходы материала. Понимание процесса обеспечивает лучший контроль качества и помогает выбрать наиболее подходящий тип лазерной резки для конкретных нужд металлообработки.

Dongguan Fu Cheng Xin Communication Technology Co., Ltd. занимается разработкой, производством, сборкой и универсальным обслуживанием поставщиков оборудования ODM. Добро пожаловать, чтобы задать нам вопрос по адресу Lei.wang@dgfcd.com.cn.