Плюсы и минусы лазерной резки металла

Лазерная резка металлов — технология раскроя различных по составу материалов. Она приобрела широкое распространение. Однако используемые на производстве методы обработки материалов должны быть оправданным с экономической точки зрения. Следует понимать, что очевидные плюсы лазерной резки металла могут быть нивелированы имеющимися недостатками.

Не все правильно представляют, как режет лазер. На самом деле, металл подвергается комплексному воздействию:

1. Направленный в заданную точку луч концентрирует энергию, мгновенно увеличивая температуру до 1000 °C и более. В результате металл плавится.
2. Подаваемая под давлением струя газа выдувает расплав, одновременно охлаждая обрабатываемую заготовку.

В зависимости от конструкции станка, перемещаться могут как лазерный генератор, так и сама деталь. Изменяя скорость движения зоны нагрева и температуру, химический состав и скорость подачи газа, удаётся корректировать точность и чистоту реза.

Способные концентрировать необходимую для обработки металла энергию лазеры – сложные и дорогостоящие устройства. Поэтому прежде, чем принимать решение об их использовании, нужно взвесить все за и против, подтвердив сделанные выводы расчётами.

Преимущества резки лазером

Технология, поначалу рассматривавшаяся как чисто экспериментальная, не сразу нашла применение в промышленности. Однако постепенно преимущества лазерной резки становились всё очевиднее. Этому способствовали очевидные достоинства метода:

• точность раскроя;
• чистота реза;
• высокая, в пределах 0,167-12,5 м/с, скорость резки металла лазером;
• ограниченная зона теплового нагрева;
• отсутствие термической деформации;
• малое количество отходов;
• отсутствие механического контакта с изделием в зоне обработки;
• широкие возможности для автоматизации процессов.

В зависимости от химического состава металла, технология резки лазером позволяет раскраивать листы толщиной от 0,2 до 40 мм. Тем не менее, есть ряд ограничений, которые следует учитывать при организации производства.

Недостатки лазерной резки

Индуцированное высокотемпературное излучение не всесильно. Вне зависимости от типа, выпускаемое промышленностью оборудование:

1. Не может использоваться  устройства для изготовления деталей из металла толщиной 40 мм и более.
2. Потребляет значительное количество электроэнергии. Если для раскроя листа малоуглеродистой стали толщиной 1 мм достаточно генератора в 100 Вт, то мощность лазера для резки листа в 2,2 мм должна составлять не менее 850 Вт.
3. Относится к разряду дорогостоящего и требует регулярного обслуживания.
4. Легко повреждается при транспортировке. Как следствие, большинство выпускаемых промышленностью устройств – стационарные.

Несмотря на развитие технологий, перечисленные минусы лазерной резки, если и будут устранены, то не скоро. Полностью заменить другие способы обработки прогрессивная методика пока не в состоянии. 

Особенности лазерной резки в зависимости от вида металла

Оптимальными характеристиками, способными удовлетворить потребности предприятий, обладают лучевые генераторы на углекислом газе. Однако значение имеет не только то, какой лазер режет металл. Приходится учитывать физические характеристики и химический состав материалов:

1. Наименее требовательны к параметрам и настройкам оборудования стали с низким содержанием углерода.
2. Не возникает серьёзных проблем и при резке титана. Оксидный слой, образующийся вдоль линии раскроя, удаляется струёй подаваемого под давлением кислорода.
3. Для обработки алюминия, обладающего хорошей отражающей способностью и теплопроводностью, требуются лазеры повышенной мощности.
4. Для раскроя латуни поверхность приходится нагревать до температуры 900 – 950 °C. Материал отражает лучи углекислых лазеров, вынуждая использовать волоконные или твердотельные генераторы. Сплав и вовсе не поддаётся обработке, если в его составе содержится свыше 42% цинка.

Перед началом работ необходимо выполнять предварительные расчёты и настраивать оборудование. Тем не менее, лазерная резка, плюсы и минусы которой описаны в статье, при правильном подходе даёт возможность достичь отличных результатов в условиях как опытного, так и крупносерийного производства. Это достойная альтернатива плазменному раскрою. Услуги металлообработки любой сложности доступны на производстве, где есть механические способы обработки типа плазменной или лазерной резки, что только повышает качество конечного продукта.