Основные виды технологий лазерной резки

Технология промышленной лазерной резки, несмотря на кажущуюся сложность, на деле является простой и доступной для понимания не только специалисту, но и постороннему человеку. Основной принцип ее действия основан на термическом разрушении зоны реза на поверхности обрабатываемого материала с последующим удалением расплавленных частичек посредством мощной струи сжатого кислорода или другого газа под давлением. Оборудование для лазерного раскроя может отличаться по целому ряду параметров, включая тип используемой технологии, интенсивность генерируемого излучения, мощность и состав используемой газовой смеси.

Виды лазерной резки

Если говорить о промышленной лазерной резке металлов предлагаемой на сайте  и других твердых материалов, выделяют несколько наиболее распространенных ее разновидностей:

1. Лазерная резка с использованием сжатого кислорода
2. Лазерная резка в инертной газовой среде
3. Кислородная резка с поддержкой лучом лазера
4. Испарительная лазерная резка

Лазерная резка с использованием сжатого кислорода

Мощный лазерный луч раскаляет обрабатываемый участок материала до состояния расплава, одновременно на точку резу воздействуют направленной узкой струей сжатого кислорода. Результатом такого воздействия становится окислительная экзотермическая реакция. Образующиеся в ее процессе окислы выдуваются струей сжатого кислорода, поступающей к нагреваемой лазером точке материала из отверстия сопла.

Особенности:

• Диаметр струи превосходит диаметр луча и составляет 1-2 миллиметра
• Ширина реза зависит от нескольких факторов, включая диаметр пучка, скорость движения и толщину материала. С сокращением толщины заготовки и ростом скорости ширина реза уменьшается
• Давление внутри струи находится в прямой зависимости от толщины материала
• Точка фокуса располагается выше обрабатываемой поверхности, поскольку используется расширяющийся луч
• Толщина материала напрямую влияет на скорость работы, а возрастание толщины заготовки приводит к вынужденному замедлению работы. Минимальный показатель скорости равен 50 сантиметрам в минуту, предельная толщина листа варьируется в зависимости от конкретной модели оборудования, но редко превышает 30 мм
• Уменьшение скорости реза ухудшает его качества – ширина реза увеличивается, на его краях могут появиться неровности и другие визуально заметные дефекты
• Используются сопла с разным диаметром выходного отверстия, величина которого возрастает с ростом толщины материала. Для резки тонкой стали используются сопла с диаметром отверстия до 1 мм, в то время как для обработки металла толщиной 30 мм применяются сопла с диаметром выходного отверстия около 3 мм.

Лазерная резка в инертной газовой среде
Технология используется, когда требуется избежать окисления кромок среза во время обработки материала. Активно применяется для разрезания листов алюминия, нержавейки и титана. Производительность работающего в инертном газе оборудования снижена.

Особенности:

• Кислород заменяется на газ с инертными свойствами, в роли которого выступает азот или аргон, поступающий под давлением от 10 атмосфер
• Применяются линзы увеличенной толщины
• Капли нагретого до расплавленного состояния металла или иного обрабатываемого материала выдуваются направленной сверхзвуковой газовой струей
• Точка фокуса лазерного излучения находится на нижней части разрезаемого листа
• Сопло располагается на высоте 0,5-1 миллиметра над материалом
• Резка осуществляется с установкой сопла с большим диаметром выходного отверстия, диаметр которого может достигать 3 миллиметров
• Оборудование отличается небольшой скоростью работы

Кислородная резка с поддержкой лучом лазера
Главная сфера применения – резка толстого листового проката, с которой другие распространенные виды лазерной резки справляются не так эффективно, как рассматриваемая. Сфокусированный лазерный пучок разогревает поверхность обрабатываемого материала до высокой температуры, достигающей 1000 градусов. В зону реза поступает сверхзвуковая струя сжатого кислорода под высоким давлением, направляемая соплом. Способ характеризуется ровным срезом с гладкими стенками, а также увеличенной глубиной обработки.

Особенности:

• Кислород, из которого формируется сверхзвуковая направленная струя, поступает в сопло под давлением до 10 атмосфер
• Диаметр лазерного пятна значительно превышает диаметр струи
• Ширина реза превышает 3 миллиметра и находится в зависимости от диаметра струи
• Выходное отверстие сопла располагается на высоте 6-8 миллиметров над поверхностью металла
• Средняя скорость реза толстой стали этим способом составляет 0,2 метра в минуту
• Предельная толщина обрабатываемой заготовки составляет 100 и более миллиметров

Испарительная лазерная резка

Характеризуется чрезвычайно большой интенсивностью излучения и осуществляется путем направленных импульсов малой длительности, продолжительность которых измеряется наносекундами и пикосекундами.

Особенности:

• Минимальное термическое взаимодействие с поверхностью материала
• Небольшой КПД
• Короткая длина волны пучка, поступающего из излучателя, не превышающая 1 мкм
• Встречается в сфере микро- и нано- технологий. Излучение генерируется твердотельными лазерами и излучателями на парах металлов