В 1970-х годах для резки впервые были использованы лазеры. С тех пор станки для лазерной резки все чаще используются в современных промышленных производственных линиях для обработки листового металла, пластмасс, стекла, керамики, полупроводников, текстиля, дерева и бумаги, а также других материалов.
Использование лазерной резки в прецизионной механической обработке и микрообработке также будет значительно расти в ближайшие годы.
Лазерная резка – это технологический процесс, при котором использование узкого лазерного луча позволяет разделить металлические материалы на желаемые формы и размеры. Это современный и эффективный метод, который стал особенно популярным в последние годы благодаря своим преимуществам.
Основной принцип лазерной резки основан на высокой энергии, сфокусированной в лазерном луче. Процесс резки начинается с момента проникновения лазерного луча в заготовку: лазерный луч движется вдоль линии контура, оставляя за собой тонкий срез. Когда сфокусированный лазерный луч узкого диаметра и высокой плотности энергии попадает на заготовку, температура облучаемой области резко возрастает, расплавляя или испаряя материал. Обычно струя воздуха выдувает расплав из разреза, оставляя узкий зазор, почти такой же ширины, как и сфокусированный лазерный луч, между разрезаемой деталью и рамой пластины.
Одним из главных преимуществ лазерной резки является ее высокая точность. Узкий лазерный луч способен производить микрорезы и сложные геометрические формы, которые трудно достичь с помощью других методов. Это позволяет получать детали высокой точности с минимальными погрешностями.
Кроме того, лазерная резка обладает минимальными термическими деформациями. Поскольку лазерный луч является контактным и почти не оказывает теплового воздействия на материал, деформации и напряжения в металле минимизируются. Это особенно важно при обработке тонких и сложных деталей, где искажения могут негативно сказаться на качестве и точности изделий.
Основополагающие параметры лазерной обработки
Многие параметры влияют на процесс лазерной резки; некоторые из них зависят от технических характеристик лазера и станка, а другие являются переменными.
Степень поляризации
Степень поляризации показывает, 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, причем фокусный диаметр можно изменить, изменяя 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 разреза.
Мощность лазера
Мощность лазера должна соответствовать типу обработки, виду и толщине материала. Мощность должна быть достаточно высокой, чтобы плотность луча на заготовке превышала порог обработки.
Рабочий режим
Непрерывный режим в основном используется для резки стандартных контуров металлов и пластиков размером от миллиметров до сантиметров. Чтобы расплавить толстый материал или создать точный контур, используется низкочастотный импульсный лазер.
Скорость резки
Мощность лазера и скорость резки должны соответствовать друг другу. Слишком высокая или слишком низкая скорость резки приведет к увеличению шероховатости и образованию заусенцев.
Диаметр сопла
Диаметр сопла определяет поток и форму газа, выбрасываемого из сопла. Чем толще материал, тем больше диаметр газовой струи и соответственно больше диаметр сопла.
Чистота газа и давление
В качестве режущих газов часто используются кислород и азот. Чистота и давление воздуха влияют на эффект резки.
При использовании кислородно-пламенной резки чистота газа должна достигать 99,95%. Чем толще стальная пластина, тем ниже используемое давление газа.
При использовании азота для плавки и резки чистота газа должна достигать 99,995% (в идеале 99,999%), а для плавки и резки толстых стальных листов требуется более высокое давление воздуха.
Факторы оценки качества лазерной резки
Существует множество критериев оценки качества кромок лазерной резки. Такие стандарты, как форма заусенцев, углубление и зернистость, можно оценить невооруженным глазом; вертикальность, шероховатость и ширину реза необходимо измерять специальными приборами. Осаждение материала, коррозия, зона термического воздействия и деформация также являются важными факторами для измерения качества лазерной резки.
