Все, что вы хотели знать о лазерной резке металла на лазерном станке

Лазерная резка металла — это быстрый, удобный и экономически выгодный способ обработки металлических заготовок толщиной до 40 мм. Лазерные станки широко применяются в различных отраслях: от изготовления металлических корпусов для техники и автомобилей до производства железных дверей, стальных стеллажей и фасадов для облицовки зданий. Они позволяют вырезать детали и элементы металлоконструкций как простых, так и сложных форм.

В этой статье мы подробно рассмотрим преимущества лазерных станков по металлу. Вы узнаете, как выбрать подходящий станок, как он работает и какие металлы может обрабатывать.

Лазерная резка металла: почему это эффективно

Волоконно-лазерный станок по металлу обладает рядом существенных преимуществ:

• Высокая скорость обработки. Металлорежущие станки, в зависимости от модели, могут развивать скорость холостого хода от 80 до 120 метров в минуту. Скорость обработки тонких металлов достигает 60 метров в минуту, что делает этот станок самым производительным среди всех известных методов резки металла.
• Эффективность более 40%. Эффективность волоконного лазера превышает 40%, что является непревзойденным показателем для любой другой технологии резки. Это достигается благодаря использованию волоконно-оптических излучателей, которые генерируют монохромное когерентное излучение с минимальной расходимостью и стабильной частотой. Длина волны лазера составляет 1,064 микрометра, что является оптимальным для взаимодействия с металлами.
• Отсутствие перегрева материала. Свойства лазерного луча обеспечивают безопасность материала от перегрева, особенно при работе с тонкими металлами. Это позволяет выполнять даже самые сложные задачи с ювелирной точностью, не опасаясь деформации металла.
• На поверхности материала не образуется окалина, поэтому металл не требует дополнительной обработки.
• Благодаря небольшому диаметру лазерного луча и высокой точности позиционирования в 0,02 мм, можно с высокой точностью вырезать контуры любой сложности. Заготовки из листового материала можно располагать вплотную друг к другу, что позволяет экономить материал.
• Числовое программное управление (ЧПУ) минимизирует вероятность брака и обеспечивает стопроцентную повторяемость изделий.
• Срок службы волоконных излучателей достигает 100 000 часов, что составляет более 11 лет.
• Лазерные металлорежущие станки требуют минимального технического обслуживания, их легко интегрировать в производственный процесс, включая лазерную обработку. Новый персонал может быстро освоить работу на таких станках.

Как выбрать лазерный станок?

Выбор параметров и принадлежностей для станка зависит от типа и толщины материала, который вы планируете обрабатывать, а также от желаемой скорости резания и количества холостых оборотов. Каждый элемент конструкции станка должен соответствовать поставленным задачам и предполагаемым нагрузкам.

Излучатель лазерного резака по металлу

Чем толще материал, тем более мощный излучатель требуется для его резки. Очевидно, что более тонкие металлы можно резать с большей скоростью, используя более мощный излучатель.

Для резки металлов с высоким коэффициентом отражения рекомендуется использовать специальные излучатели, оснащённые защитой от обратного отражения. Сегодня многие бренды, производящие волоконно-оптические излучатели, предлагают такие решения.

Лазерная головка

Лазерная головка предназначена для фокусировки лазерного луча на поверхности материала. Тип лазерной головки определяется мощностью излучателя. Для быстрого проникновения в толстые материалы применяются лазерные головки с автофокусировкой.

Рама и корпус лазерного станка по металлу

Чем выше скорость вращения станка на холостом ходу, тем более прочными должны быть его корпус и рама. Если нагрузка на эти элементы превысит допустимые пределы, это может привести к нежелательным вибрациям во время работы и сократить срок службы машины.

Таким образом, рама и корпус определяют расчетную скорость станка. Например, станки серии E рассчитаны на холостые перемещения со скоростью 80 м/мин. Они имеют цельносварную раму с толщиной поперечного сечения 6-8 мм и двигатели мощностью 1 кВт. А станки серии S способны развивать скорость перемещения до 120 м/мин. При этом толщина поперечного сечения цельносварной рамы составляет 8-10 мм, а мощность двигателя достигает 1,5 кВт.

Компания Viroplazma рекомендует своим клиентам выбирать оборудование, строго соответствующее поставленным задачам, чтобы избежать переплаты за неоправданно дорогие комплектующие.

В процессе изготовления станка для лазерной резки рама должна пройти процедуру закалки в специальной печи, при этом температура должна быть строго контролируемой. Это необходимо для снятия напряжения с металла. Если не провести закалку, геометрия рамы будет нарушена, что, в свою очередь, приведет к ухудшению прецизионных характеристик станка, которые будет невозможно восстановить.

Портал лазерного станка для обработки металла

Во время работы портал подвергается постоянным нагрузкам, так как он перемещается. Чтобы выдержать эти нагрузки, он должен быть прочным, но при этом легким. Ведь если масса будет слишком большой, сила инерции также увеличится, что приведет к вибрациям. Поэтому лучшим выбором является портальная конструкция из алюминия — она легкая и прочная.

Элементы, отвечающие за перемещение компонентов станка

Только серводвигатели с планетарными редукторами способны обеспечить необходимую скорость и ускорение лазерного резака по металлу. Шаговые двигатели не подходят для этих целей. Для достижения высокой точности и повторяемости позиционирования в лазерных металлорежущих станках используются серводвигатели.

Все компоненты станка перемещаются по рельсовым направляющим и винтовым стойкам. Точность и повторяемость работы зависят от того, насколько точно эти элементы расположены параллельно и соосно друг другу.

Ведущие производители станков, такие как Viroplazma, используют высокоточные роботизированные системы для обработки платформ и сверления монтажных отверстий в станине после её отжига. Это позволяет установить рельсовые направляющие и винтовые стойки с высокой точностью и повторяемостью.

Важно не только обратить внимание на марку отдельных компонентов лазерного резака по металлу, но и учесть, что все они должны быть разработаны в соответствии друг с другом и с предполагаемыми нагрузками. Этим занимается отдел разработки и тестирования производителя лазерных станков.

Как работает лазерная резка металла

Лазерное излучение создается в излучателе с помощью диодов накачки и резонатора накачки. Оно передается по оптическому волокну, спрятанному в кабельном канале, к лазерной головке. Там луч фокусируется и направляется на обрабатываемый материал.

За доли секунды сфокусированный лазерный луч нагревает металл до температуры плавления, а специальный газ, направленный к месту резки, выдувает расплавленный материал.

Какие металлы подходят для лазерной резки

Волоконно-оптический лазер позволяет резать практически любые металлы, включая:

• углеродистую сталь,
• оцинкованную сталь,
• легированную нержавеющую сталь,
• медь,
• латунь,
• алюминий,
• титан и многие другие металлы

Для резки каждого из этих металлов требуется соответствующий газ. Например, для резки углеродистой стали толщиной до 3 мм обычно используется воздух, что требует наличия компрессора. Для более толстых листов стали требуется кислород. Если вам нужно разрезать алюминий, медь или нержавеющую сталь, то вам понадобится азот, а для титана — аргон.

Можно ли разрезать металл с помощью CO2-лазера?

Основным отличием CO2-лазеров является их особый тип излучателя — колба, заполненная смесью газов, главным из которых является углекислый газ (CO2).

Однако стандартные CO2-лазеры не предназначены для резки металлов по нескольким причинам:

1. Длина волны CO2-лазеров составляет 10,6 мкм, что делает их более подходящими для работы с различными материалами, такими как древесина (фанера, МДФ, шпон, картон), полимеры, кожа, мех и текстиль. Для резки металлов требуется другая длина волны.
2. Для правильной фокусировки на металле необходима специальная лазерная головка, оснащенная датчиком, который распознает этот материал.
3. Для управления лазерной головкой требуется система управления.
4. Чтобы разрезать металл, необходимо достичь температуры плавления, что требует высокой мощности.

Тем не менее, существует CO2-лазерный станок, который соответствует всем вышеперечисленным требованиям и способен эффективно разрезать металл.

Вывод

Лазерная резка металла — это самый быстрый и эффективный способ изготовления изделий из листового металла и труб различного сечения. Однако стоит отметить, что такое оборудование отличается высокой стоимостью. Если вам необходима помощь в выборе лазерного станка по металлу, вы можете обратиться к менеджерам компании Viroplazma.

Часто задаваемые вопросы

Каким лазером можно резать металл?

Для резки металла идеально подходит волоконно-оптический лазер. Однако для этой цели можно использовать и специально оборудованный CO2-лазер с мощной лазерной трубкой. Однако стоит учесть, что толщина металла, который можно разрезать CO2-лазером, ограничена 1,5 мм, в то время как волоконно-оптический лазер способен разрезать материал толщиной до 25 мм.

Сколько стоит час лазерной резки?

Стоимость часа лазерной резки зависит от множества факторов. Сюда входят не только мощность лазерного станка и скорость его работы, но и профессионализм оператора, стоимость аренды производственного помещения, стоимость и потребление электроэнергии, цена самого материала, количество брака и время простоя станка. Чтобы получить точный ответ на вопрос о стоимости часа лазерной резки, необходимо учесть все эти параметры.

Как работает лазерная резка металла?

Сфокусированный лазерный луч, попадая на металлическую поверхность, вызывает её расплавление. Вспомогательный газ выдувает расплавленный материал из зоны резания, что позволяет сохранить точность и качество обработки.

Какой мощности лазер нужен для резки металла?

Мощность лазерного излучателя определяется толщиной обрабатываемого материала и желаемой скоростью резки. Например, излучатель мощностью 1 кВт может резать нержавеющую сталь толщиной 1 мм со скоростью 13 м/мин, в то время как излучатель мощностью 3 кВт — примерно 35 м/мин.

Выбор мощности зависит от бюджета и целесообразности использования максимально возможной. Однако стоит отметить, что в современных условиях конкуренции покупка лазерного станка мощностью менее 1 кВт не всегда оправдана.