Лазерная резка

Как работает лазерная резка?

Лазерная резка

Оглавление

Лазерная резка — это один из самых популярных методов обработки металлических и неметаличеких изделий. Промышленность отвечает за производство автомобилей, кораблей, машин, мебели и т. д.

История лазерной резки

Лазер (от англ. laser,  light amplification by stimulated emission of radiation «усиление света посредством вынужденного излучения»), или оптический квантовый генератор — это устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.

Резка металла лазером — один из самых широко распространенных вариантов его использования. Хотя многие считают это новой технологией, история лазерной резки насчитывает более ста лет.

Конечно, за идеей ускорения производства стоит гений Альберт Эйнштейн. В 1917 году он изложил теоретические основы создания лазера в своей статье «Квантовая теория излучения».

Другие ученые продолжили новаторство в идеях Эйнштейна. Различные достижения первой половины века сделали возможными современные технологии. В середине века развитие ускорилось.

Первый прототип импульсного лазера датируется 1960 годом. Вскоре после этого появился первый газовый лазер, способный работать в непрерывном режиме. Людям не потребовалось много времени, чтобы осознать потенциальные возможности применения в различных отраслях.

Это привело к созданию первых станков для лазерной резки в 1965 году. Western Electric, компания, производящая эти станки, использовала их для вырезания отверстий в алмазных фильерах.

Через 50 лет после статьи Эйнштейна, в 1967 году, станки газовой лазерной резки стали использовать для резки металлических листов толщиной 1 мм. Продемонстрированные возможности многих всколыхнули. Лазерная резка была технологией с наименьшим пропилом .

Среди первых  была аэрокосмическая промышленность. Они начали использовать промышленные лазеры для резки материалов, включая титан и керамику, в 70-х годах. Это был большой шаг к современному варианту использования, поскольку раньше лазеры в основном могли резать неметаллы.

Как режет лазерная резка?

Преимущества лазерной резки  сделали ее доминирующей технологией обработки металла. Некоторые из основных аспектов успеха — это скорость, эффективность, точность и несколько вариантов использования, а именно резка, лазерная гравировка, маркировка и т. д.

Есть 2 основных типа лазерных станков — углекислотные и волоконно-оптические. Принципы работы этих двух устройств отличаются друг от друга Например, CO2-лазеры дешевле, в то время как волоконные лазеры превосходят их по эффективности.

Однако предпочтение сводится к материалам, которые необходимо разрезать.

Принцип работы лазера СО2

В начале процесса лазерной резки лазерное устройство создает луч света и направляет его через зеркала к выходному отверстию. Зеркала образуют резонатор, накапливающий световую энергию в луче.

По пути он проходит через фокусирующую линзу, концентрирующую луч. Режущая головка имеет сопло, которое направляет луч на обрабатываемую деталь. Сфокусированный лазерный луч плавит металл.

В процессе резки выделяется газ. При резке низкоуглеродистой стали выделяется чистый кислород, который запускает процесс горения. При лазерной резке нержавеющей стали или алюминия лазерный луч просто плавит металл. Режущим газом в этом случае является азот, чтобы выдувать расплавленный металл и поддерживать чистоту порезов.

Чтобы лазеры работали, материал должен поглощать излучаемое тепло. В случае металлов большая часть света отражается обратно. Следовательно, необходим мощный лазер, чтобы генерировать необходимое количество тепла для резки, несмотря на отражение.

Отраженный свет может повредить машину. Некоторые типы металлов , такие как медные сплавы и некоторые марки алюминия,  обладают слишком высокой отражающей способностью для СО2-лазеров. 

Принцип работы волоконного лазера

Первые волоконные лазеры были представлены на выставке EuroBlech в 2008 году . Различные методы транспортировки лазерного луча позволили резать металлы с высокой отражающей способностью. Теперь для лазерной резки доступны такие металлы, как алюминий, латунь, медь и оцинкованная сталь.

Волоконные лазеры проще и долговечнее. Лазерный свет сначала создается блоками диодов. Затем он проходит через оптические кабели, где усиливается.

Кабели легированы редкоземельными элементами. Эти элементы используются для усиления света. Наконец, линза фокусирует свет, чтобы сформировать лазерный луч, готовый к резке. Новая система не требует ни газов, ни переналадки зеркал, ни прогрева.

Большим преимуществом волоконных лазеров является высокая скорость преобразования энергии. Около 75% принимаемой мощности преобразуется в лазерный луч. КПД лазера СО2 составляет около 20%.

Существенная разница в основном связана с низкими потерями при выработке тепла. Это делает волоконные лазеры мощностью 2 кВт сопоставимыми с более мощными аналогами на CO2.

Тенденции лазерной резки

Хотя большая часть рынка все еще находится под контролем СО2-лазеров, волоконные лазеры их догоняют. Теперь все более значительная доля новых продаж приходится на последние.

Стоимость обслуживания волоконных лазеров намного меньше. Меньше движущихся частей и меньше настроек. Это приводит к сокращению времени простоя из-за технического обслуживания.

Сегодня волоконный лазер значительно быстрее режет тонкие металлы. CO2 по-прежнему превосходит волокно при резке более толстых материалов (10 мм и более) благодаря лучшему качеству кромки.

В целом будущее волоконных лазеров кажется светлым. Производство — это традиционная отрасль, в которой изменения требуют длительного времени. Но волокно нацелено на свержение CO2 в качестве лидера в этом секторе. То же самое можно сказать об оборудовании как для «традиционной», так и для лазерной резки труб .

3 комментария к “Как работает лазерная резка?”

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *