Впервые лазер был использован для резки в 1970-х годах. В современной промышленной производственной линии лазерная резка более широко используется при обработке листового металла, пластмасс, стекла, керамики, полупроводников, текстиля, дерева, бумаги и других материалов.
В ближайшие несколько лет применение лазерной резки в области прецизионной обработки и микрообработки также достигнет значительного роста.
Лазерная резка
Когда сфокусированный лазерный луч попадает на заготовку, температура облучаемой области резко повышается, чтобы расплавить или испарить материал. Как только лазерный луч проникает в заготовку, начинается процесс резки: лазерный луч движется по контурной линии, расплавляя материал. Обычно используется струя воздуха, чтобы сдувать расплав из разреза, оставляя узкий зазор между разрезанной частью и рамкой пластины, который почти равен ширине сфокусированного лазерного луча.
Пламенная резка
Газовая резка - это стандартный процесс, используемый при резке низкоуглеродистой стали с использованием кислорода в качестве режущего газа. Кислород сжимается до 6 бар, а затем вдувается в разрез. Здесь раскаленный металл вступает в реакцию с кислородом: он начинает гореть и окисляться. Химическая реакция высвобождает большое количество энергии (до пяти раз больше энергии лазера), чтобы помочь лазерному лучу при резке.
Резка плавлением
Резка расплава - еще один стандартный процесс, используемый при резке металла. Его также можно использовать для резки других легкоплавких материалов, например керамики.
В качестве режущего газа используется азот или аргон, а через разрез продувается газ с давлением 2-20 бар. Аргон и азот - инертные газы, а это значит, что они не вступают в реакцию с расплавленным металлом в надрезе, а только выдувают их на дно. В то же время инертный газ может защитить режущую кромку от окисления на воздухе.
Резка сжатым воздухом
Сжатый воздух также можно использовать для резки тонких пластин. Давления воздуха до 5-6 бар достаточно, чтобы сдувать расплавленный металл в разрезе. Поскольку почти 80% воздуха состоит из азота, резка сжатым воздухом - это в основном резка плавлением.
Плазменная резка
Если параметры выбраны правильно, в разрезе плазменной плавки и резки появятся облака плазмы. Облако плазмы состоит из ионизированного пара металла и ионизированного режущего газа. Облако плазмы поглощает энергию CO2-лазера и преобразует ее в заготовку, так что на заготовку передается больше энергии, а материал быстрее плавится, что приводит к более быстрой резке. Поэтому этот процесс резки также называют высокоскоростной плазменной резкой.
Облако плазмы фактически прозрачно для твердотельного лазера, поэтому для плавления и резки с помощью плазмы можно использовать только CO2-лазер.
Резка испарением
При резке с испарением материал испаряется, максимально сводя к минимуму тепловое воздействие на окружающие материалы. Вышеупомянутый эффект может быть достигнут с помощью непрерывной обработки CO2-лазером для испарения материалов с низким тепловыделением и высоким поглощением, таких как тонкие пластиковые пленки и неплавкие материалы, такие как дерево, бумага и пена.
Лазеры ультракоротких импульсов позволяют применять эту технологию к другим материалам. Свободные электроны в металле поглощают лазер и сильно нагреваются. Лазерный импульс не вступает в реакцию с расплавленными частицами и плазмой, материал непосредственно сублимируется, и нет времени для передачи энергии окружающим материалам в виде тепла. Когда пикосекундный импульс удаляет материал, не наблюдается явного теплового эффекта, плавления и образования заусенцев.
Параметры: настроить процесс обработки
Многие параметры влияют на процесс лазерной резки, некоторые зависят от технических характеристик лазера и станка, а другие изменяются.
Степень поляризации
Степень поляризации указывает, какой процент лазерного света преобразуется. Типичная степень поляризации обычно составляет около 90%. Этого достаточно для качественной резки.
Диаметр фокусировки
Фокусный диаметр влияет на ширину разреза, а фокусный диаметр можно изменить, изменив фокусное расстояние фокусирующей линзы. Меньший фокусный диаметр означает более узкий разрез.
Положение фокуса
Положение фокуса определяет диаметр луча и плотность мощности на поверхности заготовки, а также форму надреза.
Мощность лазера
Мощность лазера должна соответствовать типу обработки, типу материала и толщине. Мощность должна быть достаточно высокой, чтобы удельная мощность на заготовке превышала порог обработки.
Режим работы
Непрерывный режим в основном используется для резки стандартных контуров металлов и пластиков от миллиметров до сантиметров. Чтобы расплавить перфорацию или создать точный контур, используется низкочастотный импульсный лазер.
Скорость резания
Мощность лазера и скорость резки должны соответствовать друг другу. Слишком высокая или слишком низкая скорость резания приведет к увеличению шероховатости и образованию заусенцев.
Диаметр сопла
Диаметр сопла определяет поток и форму газа, выходящего из сопла. Чем толще материал, тем больше диаметр газовой струи и, соответственно, больше диаметр сопла.
Чистота и давление газа
Кислород и азот часто используются в качестве режущих газов. Чистота и давление воздуха влияют на эффект резки.
При кислородной газовой резке чистота газа должна достигать 99,95%. Чем толще стальная пластина, тем ниже давление газа.
При использовании азота для плавки и резки чистота газа должна достигать 99,995% (в идеале 99,999%), а для плавления и резки толстых стальных листов требуется более высокое давление воздуха.
Технический паспорт
На ранней стадии лазерной резки пользователи должны сами решить настройку параметров обработки путем пробной эксплуатации. Теперь зрелые параметры обработки хранятся в устройстве управления режущей системы. Для каждого типа и толщины материала есть соответствующие данные. Таблица технических параметров позволяет даже тем, кто не знаком с этой технологией, бесперебойно управлять оборудованием для лазерной резки.
Факторы оценки качества лазерной резки
Существует множество критериев оценки качества кромок, обработанных лазером. Такие стандарты, как форма заусенцев, углубление и зернистость, можно оценить невооруженным глазом; вертикальность, шероховатость и ширину реза необходимо измерять специальными инструментами. Отложение материала, коррозия, зона термического влияния и деформация также являются важными факторами для измерения качества лазерной резки.
Широкие перспективы
Продолжающийся успех лазерной резки превосходит большинство других компаний. Эта тенденция продолжается и сегодня. В будущем перспективы применения лазерной резки будут становиться все более широкими.
Лазерная резка
Когда сфокусированный лазерный луч попадает на заготовку, температура облучаемой области резко повышается, чтобы расплавить или испарить материал. Как только лазерный луч проникает в заготовку, начинается процесс резки: лазерный луч движется по контурной линии, расплавляя материал. Обычно используется струя воздуха, чтобы сдувать расплав из разреза, оставляя узкий зазор между разрезанной частью и рамкой пластины, который почти равен ширине сфокусированного лазерного луча.
Пламенная резка
Газовая резка - это стандартный процесс, используемый при резке низкоуглеродистой стали с использованием кислорода в качестве режущего газа. Кислород сжимается до 6 бар, а затем вдувается в разрез. Здесь раскаленный металл вступает в реакцию с кислородом: он начинает гореть и окисляться. Химическая реакция высвобождает большое количество энергии (до пяти раз больше энергии лазера), чтобы помочь лазерному лучу при резке.
Резка плавлением
Резка расплава - еще один стандартный процесс, используемый при резке металла. Его также можно использовать для резки других легкоплавких материалов, например керамики.
В качестве режущего газа используется азот или аргон, а через разрез продувается газ с давлением 2-20 бар. Аргон и азот - инертные газы, а это значит, что они не вступают в реакцию с расплавленным металлом в надрезе, а только выдувают их на дно. В то же время инертный газ может защитить режущую кромку от окисления на воздухе.
Резка сжатым воздухом
Сжатый воздух также можно использовать для резки тонких пластин. Давления воздуха до 5-6 бар достаточно, чтобы сдувать расплавленный металл в разрезе. Поскольку почти 80% воздуха состоит из азота, резка сжатым воздухом - это в основном резка плавлением.
Плазменная резка
Если параметры выбраны правильно, в разрезе плазменной плавки и резки появятся облака плазмы. Облако плазмы состоит из ионизированного пара металла и ионизированного режущего газа. Облако плазмы поглощает энергию CO2-лазера и преобразует ее в заготовку, так что на заготовку передается больше энергии, а материал быстрее плавится, что приводит к более быстрой резке. Поэтому этот процесс резки также называют высокоскоростной плазменной резкой.
Облако плазмы фактически прозрачно для твердотельного лазера, поэтому для плавления и резки с помощью плазмы можно использовать только CO2-лазер.
Резка испарением
При резке с испарением материал испаряется, максимально сводя к минимуму тепловое воздействие на окружающие материалы. Вышеупомянутый эффект может быть достигнут с помощью непрерывной обработки CO2-лазером для испарения материалов с низким тепловыделением и высоким поглощением, таких как тонкие пластиковые пленки и неплавкие материалы, такие как дерево, бумага и пена.
Лазеры ультракоротких импульсов позволяют применять эту технологию к другим материалам. Свободные электроны в металле поглощают лазер и сильно нагреваются. Лазерный импульс не вступает в реакцию с расплавленными частицами и плазмой, материал непосредственно сублимируется, и нет времени для передачи энергии окружающим материалам в виде тепла. Когда пикосекундный импульс удаляет материал, не наблюдается явного теплового эффекта, плавления и образования заусенцев.
Параметры: настроить процесс обработки
Многие параметры влияют на процесс лазерной резки, некоторые зависят от технических характеристик лазера и станка, а другие изменяются.
Степень поляризации
Степень поляризации указывает, какой процент лазерного света преобразуется. Типичная степень поляризации обычно составляет около 90%. Этого достаточно для качественной резки.
Диаметр фокусировки
Фокусный диаметр влияет на ширину разреза, а фокусный диаметр можно изменить, изменив фокусное расстояние фокусирующей линзы. Меньший фокусный диаметр означает более узкий разрез.
Положение фокуса
Положение фокуса определяет диаметр луча и плотность мощности на поверхности заготовки, а также форму надреза.
Мощность лазера
Мощность лазера должна соответствовать типу обработки, типу материала и толщине. Мощность должна быть достаточно высокой, чтобы удельная мощность на заготовке превышала порог обработки.
Режим работы
Непрерывный режим в основном используется для резки стандартных контуров металлов и пластиков от миллиметров до сантиметров. Чтобы расплавить перфорацию или создать точный контур, используется низкочастотный импульсный лазер.
Скорость резания
Мощность лазера и скорость резки должны соответствовать друг другу. Слишком высокая или слишком низкая скорость резания приведет к увеличению шероховатости и образованию заусенцев.
Диаметр сопла
Диаметр сопла определяет поток и форму газа, выходящего из сопла. Чем толще материал, тем больше диаметр газовой струи и, соответственно, больше диаметр сопла.
Чистота и давление газа
Кислород и азот часто используются в качестве режущих газов. Чистота и давление воздуха влияют на эффект резки.
При кислородной газовой резке чистота газа должна достигать 99,95%. Чем толще стальная пластина, тем ниже давление газа.
При использовании азота для плавки и резки чистота газа должна достигать 99,995% (в идеале 99,999%), а для плавления и резки толстых стальных листов требуется более высокое давление воздуха.
Технический паспорт
На ранней стадии лазерной резки пользователи должны сами решить настройку параметров обработки путем пробной эксплуатации. Теперь зрелые параметры обработки хранятся в устройстве управления режущей системы. Для каждого типа и толщины материала есть соответствующие данные. Таблица технических параметров позволяет даже тем, кто не знаком с этой технологией, бесперебойно управлять оборудованием для лазерной резки.
Факторы оценки качества лазерной резки
Существует множество критериев оценки качества кромок, обработанных лазером. Такие стандарты, как форма заусенцев, углубление и зернистость, можно оценить невооруженным глазом; вертикальность, шероховатость и ширину реза необходимо измерять специальными инструментами. Отложение материала, коррозия, зона термического влияния и деформация также являются важными факторами для измерения качества лазерной резки.
Широкие перспективы
Продолжающийся успех лазерной резки превосходит большинство других компаний. Эта тенденция продолжается и сегодня. В будущем перспективы применения лазерной резки будут становиться все более широкими.
