Лазерная обработка металлов: оборудование, технология, достоинства и недостатки

Основные способы раскроя металла

На производстве для оптимизации раскроя металла подбирают наиболее выгодную технологию разделения металлопроката на заготовки. К примеру, преимущество использования газовой резки или дисковых ножниц заключается в том, что заготовки для производства изделий могут размещаться в любом месте листового металла. Если же для раскроя материала применяются гильотинные ножницы, то появляется ряд ограничений по выбору места расположения контура заготовки. Она должна располагаться таким образом, чтобы обеспечивалась возможность выполнения прямолинейного реза по длине и ширине листа и прямого раскроя под углом.

Рекомендовано к прочтению

Резка меди лазером: преимущества и недостатки технологии
Виды резки металла: промышленное применение
Металлообработка по чертежам: удобно и выгодно

Для промышленного производства больших партий изделий логичнее применять комбинированный способ раскроя. В этом случае заготовки различной формы комбинируют таким образом, чтобы их можно было сложить в прямоугольники с минимально возможными размерами. С помощью таких прямоугольников производится оптимизация заполнения листа металла.

Методика рационального заполнения листа по ширине обеспечивает снижение объемов отходов некратности. Неиспользованная часть листа в этом случае будет иметь меньший размер, чем при расположении форм по длине листа. Необходимо подобрать комбинацию заготовок таким образом, чтобы сумма их размеров способствовала наиболее полному заполнению меньшей стороны листа. Такую же методику применяют и для выполнения разметки по длине листа.

Способ разметки путем формирования размерных последовательностей предполагает размещение заготовок для раскроя от более габаритных к мелким. Задачу оптимизации раскроя металла решают особые технологические группы. Они получают от производственных единиц заявку на месяц, в которой указываются требуемые виды заготовок. Заявка содержит номер заказа, чертежи готовых изделий, марку металла и нормативы его расхода. На основании полученных чертежей сотрудники технологических групп группируют изделия по маркам металла и необходимой толщине заготовок.

После этого, с учетом размеров листов металла, который присутствует на складе предприятия, составляются карты раскроя. Вначале рассчитывается приблизительное количество необходимых листов металла. Затем технологи вычерчивают в наиболее удобном масштабе их габариты. В таком же размере необходимо выполнить раскрой шаблонов для изготовления заготовок на бумаге. Вырезанные трафареты комбинируют на чертежах листов металла таким образом, чтобы минимизировать объемы расходов.

После завершения работ над технологичными картами раскроя оформляется комплектовочная ведомость. На основании данных такого документа нужно подобрать металл и передать его вместе с документацией в цех. Для исполнителя процесса производства заготовок рабочим документом выступает карта раскроя. Если для того, чтобы изготовить нужное количество заготовок понадобится лишь часть целого листа металла, то оставшийся материал, который называют «деловым отходом», возвращается на склад с внесением соответствующей записи в учетные документы.

Описанный выше способ раскроя металла называют оперативным, так как он основан на получении информации о наличии материала на складе. На производстве может использоваться и способ перспективного раскроя. Он применим для серийного производства повторяющихся изделий. Технологичные карты в этом случае составляются ориентировочно за 6 месяцев до даты выпуска партии продукции и по ним оформляют заказ на мерный лист.

Карты раскроя не составляются, если заготовки производятся не из листового, а из профильного проката. Прутки, швеллеры, уголки и другой прокат выдается на производственные участки в мерах длины с учетом размеров заготовок и норм припуска на раскрой. После завершения резки остатки маркируются и передаются на склад. Чтобы оптимизировать расход профильного проката, заготовки из металла следует производить централизованно. Подбор материалов осуществляется в зависимости от марки, профиля и размеров таким образом, чтобы заготовка была кратной габаритам металлопроката.

Классификация: какие бывают

Существует несколько видов этих станков, отличающихся по конструкции:

Вертикальные;
Горизонтальные;
Центры с ЧПУ.

Вертикальный форматно раскроечный станок наиболее эффективно расходует рабочее пространство, т.к. обладает меньшими размерами. Достигается это благодаря тому, что заготовку для обработки устанавливают вертикально, при этом сохраняется возможность работать с крупногабаритным материалом. В рамках масштабного производства распространены станки с применением ЧПУ. Технологии такого рода позволяют получать качественную продукцию высокой точности на выходе.

Вышеописанное оборудование условно может быть отнесено к 3 основным ценовым категориям:

Бюджетные станки. Это, прежде всего, малая мощность и скудные возможности. Часто это базовая комплектация начальной линейки моделей.
Станки уровня бизнес класса поставляются с более расширенными возможностями и опциями. Это позволяет повысить удобство и уровень выполняемых работ. Теперь благодаря наличию мощных приводов циркулярных пил появляется возможность производить работы пакетного раскроя. Повышение прочности и мощностей позволяет не беспокоиться о нагрузках на станок.
Станки с топовыми характеристиками являются лидерами по уровню внедряемых технологий, в особенности систем автоматического управления. Позволяют применять их в масштабах крупных производственных мощностей. Предоставляют максимально возможный прирост эффективности рабочего времени и уменьшение временных затрат на единицу обрабатываемой продукции.

Лазерная и плазменная резка

Одним из главных достоинств, кроме высокой производительности плазменной и лазерной резки металлов является возможность выполнения сложного фигурного реза в листовом материале.

Раскрой проката плазморезом

Плазменный раскрой металла выполняется посредством интенсивного нагревания металла вдоль реза энергией электродуги с последующим удалением расплава плазменным потоком. За счет высокой температуры режущего потока ионизированного газа (15-30 тыс. градусов Цельсия), метод обладает высокой скоростью резки. Это наиболее эффективный термический способ резки листового металла.

Перечисляя достоинства плазменного раскроя металла, кроме высокой точности реза, стоит отметить:

Возможность раскроя заготовок сложной формы, в том числе по шаблону;
Отсутствие термальной деформации листа;
Высокую повторяемость для однотипных деталей, с допуском по контуру до 0,5мм;
Экологичность и безопасность процесса;
Возможность обработки черного и цветного проката, нержавейки с большим диапазоном толщин.

Плазменный раскрой листового металла возможен для:

Алюминиевого проката толщиной до 120 мм;
Меди и сплавов (бронзы) до 80 мм;
Легированных сталей — до 50 мм.

Различия по максимально возможной толщине обработки связаны с различной теплопроводностью цветных и черных металлов. С увеличением толщины листа, экономическая целесообразность снижается в связи с большим расходом ресурсов (электротока).

К недостаткам плазменного раскроя можно отнести:

Увеличение твердости кромок в результате термического нагрева;
Зону побежалости, радужного изменения цвета, по краям реза.

На рынке представлено оборудование разного класса, в том числе и для ручной плазменной резки. Раскрой черного и цветного металла выполняется контактными аппаратами, электродуга возникает между электродом и обрабатываемым листом.

Устройство для плазменной резки состоит из:

Плазмотрона, преобразовывающего энергию электродуги в тепловую энергию плазмы;
Источника питания;
Компрессора или газового баллона для обеспечения струи газа или воздушной смеси

Лазерный раскрой листового проката

Лазерный раскрой металла обеспечивается за счет сфокусированного излучения с концентрацией тепловой энергии в области резки. В результате — высокоточные тонкие резы, позволяющие раскроить лазером множество деталей с минимальными зазорами между разметкой. Процесс резки роботизирован. Лазер выполняет сложные перемещения согласно электронному чертежу, заложенному в программное управление без малейших отклонений по контуру.

К преимуществам лазерного раскроя можно отнести:

Воспроизведение замкнутых криволинейных контуров любой сложности;
Экономия материала за счет плотного расположения деталей на листе и программного раскроя с минимальной вероятностью ошибки;
Отсутствие механического и продолжительного термического воздействия, края деталей не деформируются, отсутствуют цвета побежалости;
Перпендикулярность кромки, низкий коэффициент шероховатости поверхности.

Негативными параметрами являются:

Максимально возможная толщина резки — 20мм;
Снижение производительности при резке металла с высокими отражающими свойствами, например, полированной нержавеющей стали, уменьшающие мощность воздействия лазера.

Лазерный раскрой листовой стали широко используется при изготовлении деталей с максимальными требованиями к точности геометрической формы и повторяемости, в автомобилестроении, точном приборостроении, а также для создания эксклюзивных элементов декора, резных решеток и держателей.

Поиск записей с помощью фильтра:

Технологические особенности лазерного раскроя металла

Функциональность и быстрота работы станочного парка обеспечивается благодаря четкой работе квалифицированных технических специалистов, производящих своевременный ремонт и замену комплектующих в случае возникновения необходимости.

Современные технологические возможности раскроя листового проката при помощи лазера позволяют обеспечить:

высокую скорость и точность обработки поверхности;
возможность раскроя по фигурному контуру детали любой формы;
ввиду отсутствия физического контакта, качественный раскрой любых тонких и хрупких материалов;
идеально ровную торцевую часть детали;
получение минимального количества отходов в ходе лазерной резки листа.

Помимо раскроя листового металла, наше производственное предприятие осуществляет гибку изделий, их дальнейшую сварку и покраску.

Все работы выполняются на высоком профессиональном уровне в сжатые сроки.

На что способны современные станки лазерного раскроя металла

Развитие станочного оборудования для раскроя металлов не стоит на месте. Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент различных станков для лазерного раскроя металлических листов.

Механические резаки с низкой производительностью, создающие при работе много шума, успешно заменяются инновационными многокоординатными устройствами. Мощность аппарата зависит от его экономического обоснования и специфических особенностей производства.

Новейшие высокоточные лазерные устройства с числовым программным управлением предоставляют возможность осуществлять раскрой материалов с точностью до 0,005 мм. При этом осуществим раскрой поверхностей площадью несколько квадратных метров. Неоспоримый плюс прецизионных станков еще и в том, что они способны работать в автоматическом режиме, то есть человеческий фактор практически сводится к нулю. Геометрические параметры детали заносятся в блок команд, который управляет аппаратом и рабочим столом.

Фокус также настраивается автоматически и подбирается оптимальное расстояние для лучшего раскроя. Особые теплообменники контролируют нагрев лазерного устройства и выдают показатели текущего состояния аппарата. Инструмент оснащен клапанными механизмами, позволяющими подключать дополнительное газовое оборудование, которое подает вспомогательные газы в процессе работы. Встроены и дымоулавливающие системы, включаемые непосредственно в момент раскроя и оптимизирующие издержки на вытяжную вентиляцию. Зона обработки снабжена экраном для обеспечения безопасности труда оператора.

Лазерный раскрой металла сегодня – это автоматизированный процесс. При работе на станке с числовым программным управлением оператор лишь вводит необходимые данные и получает на выходе нужную деталь. Эффективность производственного процесса зависит как от характеристик станочного аппарата, так и от профессионализма работника, вводящего программный код.

Таким образом, станочная индустрия вписывается в стратегию развития роботизированного производства, цель которого – осуществлять производственные процессы без участия человека. Сейчас для раскроя металлов выпускаются разнообразные лазерные аппараты, как универсальные, так и специализированные. Цена на универсальные станки для раскроя существенно выше в силу того, что с их помощью можно выполнять несколько операций одновременно и изготавливать элементы более сложных форм. Проблем с ассортиментом станков для раскроя металлов для заинтересованных покупателей на рынке сегодня нет.

Услуги лазерной резки

Наше предприятие осуществляет резку листового металла в Москве и Московской области. Работаем с черной сталью, нержавейкой, оцинкованными листами, разнообразными материалами, включая сплавы, плохо поддающиеся обработке.

Работа производится на высокоточном, мощном оборудовании ведущих европейских производителей.
Выполняем заказ в точно оговоренные сроки. Возможна срочная лазерная резка металла в Москве и Московской области.
Подбираем решение для задачи любой сложности с максимальной экономией бюджета заказчика. При необходимости наши специалисты помогут подготовить макет.

Нам доверяют крупнейшие российские производители в области промышленности, машиностроения, строительства и прочих сфер.

Физические и химические основы электроэрозии

Электроэрозионная обработка (ЭЭО) — это технология, которая позволяет разрушать поверхность металлических изделий с помощью электрических разрядов. Явление электрической эрозии основано на разрушении электродов под действием электрического тока, пропускаемого через электроды. Технология была изобретена советскими инженерами и учеными Б. Лазаренко и Н. Лазаренко в 1943 году.

Технология электроэрозии позволяет изменить размеры, форму металлических деталей — ее можно использовать для создания отверстий, для шлифовки, для обработки фасонных полостей, для создания углублений и так далее. Технология является очень точной и надежной, что позволяет использовать для высокоточной обработки металлов.

На физическом уровне ЭЭО выглядит так:

Для электрической эрозии применяются станки, которые имеет приблизительно одинаковую конструкцию. Главным их элементом является обрабатывающий инструмент-электрод, который выступает в роли резака. Вторым важным элементом является сама обрабатываемая деталь. Третий элемент — источник постоянного тока, к которому подключаются электрод и обрабатываемая деталь.
Чтобы избежать перегрева деталей, обработка выполняется в жидкой среде. В качестве жидкости выступают диэлектрики, которые плохо проводят ток (керосин, минеральное масло). Для удобства работы станок может оборудоваться дополнительными деталями (реостаты, конденсаторы и другие). Большинство современных станков также оборудованы электронной панелью управления.
Установка может работать в двух режимах — электроискровой и электроимпульсный. В случае электроискрового режима ток подается таким образом, что электрод выступает в роли минус-катода, а сама деталь — плюс-анода. Во время работы электрод генерирует электрическую дугу, которая ионизирует поверхность металлической заготовки. Ионы имеют очень высокую температуру, что приводит к расплавлению металла с образованием небольшой лунки. Чтобы не расплавить электрод-катод, электричество подается короткими импульсами. Длительность подачи электричества для генерации 1 импульса — 0,001 секунд. Во время электроискровой обработки срезается небольшое количество металла, поэтому эту технологию используют для финальной обработки заготовки.
В случае электроимпульсного режима работы меняется электрическая полярность. На электрод подается положительный ток, а на деталь — отрицательный. Это также приводит к образованию ионизированной плазмы, которая прожигает металл с образованием лунки-углубления. Однако из-за особенностей кристаллической решетки металлов генерируется более мощный поток ионов, поэтому электроимпульсный режим мощнее электроискрового в 10-11 раз. Чтобы защитить электрод от расплавления, ток подается небольшими порциями, где длительность подачи 1 импульса составляет 0,001 секунд. Электроимпульсный режим из-за повышенной мощности используется для черновой обработки, а также для резки сверхпрочных металлических сплавов.

Частички металла, которые срезаются ионным потоком, попадают в жидкость-диэлектрик. Они не растворяются, а находятся в диэлектрике в виде мелкой взвеси. Сперва частички обладают очень высокой температурой, однако при контакте с жидкостью они быстро остывают, достигая температуры окружающей среды. После проведения работ не рекомендуется использовать «раствор» по прямому назначению, поскольку металлическая взвесь может ухудшать технические свойства эксплуатируемого прибора.

Дефекты лазерной резки металла

Брак может быть допущен по двум причинам: когда нарушаются нормы, допустим, не соблюдается скорость резания, либо используется сырье низкого качества.

Еще одним условием для получения качественного продукта является своевременное обслуживание оборудования и наиболее точная проверка тестового образца перед его запуском в серию.

При лазерной резке металла обычно возникает такой брак:

Грат (облой) или затвердевшие капли металла на кромках изделия. Его удаляют при помощи ручной зачистки, но такая дополнительная обработка способна нарушить точную геометрию. При изготовлении сверхточных изделий это оказывается недопустимо.
Неровный край, который появляется в результате несвоевременного технического обслуживания станка, износа линейных направляющих или иных комплектующих. Либо неровность по краю изделия может возникнуть из-за малого веса обрабатываемого листа, незакрепленного на рабочей поверхности.
Борозды и вихри на выходе. Они образуются при работе с некоторыми материалами большой толщины из-за отрыва газового потока и образования вихря. С такой проблемой приходится бороться при помощи изменения выходного давления газа из сопла, режимов резания.

Если речь идет о резке толстолистовых металлов, ключевую роль играет вспомогательный газ, ведь именно благодаря ему удаляется расплав и формируется чистый рез.

При работе с толстыми листами приходится повышать мощность излучения. Однако нужно принимать в расчет, что при лазерной резке металла это вызывает трудности в обеспечении необходимого качества одномодового излучения. С ростом толщины металла скорость резки снижается до недопустимого уровня, в результате получается шероховатая кромка с гратом.

Значительно снижается качество резки при работе с толстыми материалами, имеющими большое отношение толщины материала к ширине реза. Данная сложность вызвана ослаблением силового действия газа на расплав и его недостаточным удалением. Качество обработки листов толщиной не менее 25 мм сильно зависит от сопутствующего газа, и эта проблема сегодня является одной из самых серьезных в сфере лазерной резки.

Виды оборудования

Оборудование, которое используют для получения отверстий можно разделить на «условно ручные», то есть те, которые нуждаются в постоянном присутствии оператора — станочника, и на автоматизированные, которые работают при минимальном участии человека. В качестве инструмента для пробивки отверстий в металле применяют различного вила пробойники, штампы и некоторые другие.

К первой группе относят оборудование, работающее от механического, гидравлического или другого вида привода. Вторые — это полностью автоматизированные станки, работающие под управлением ЧПУ, к примеру, координатно-просечные прессы или дыропробивной станок.

Ручной процесс

К ручным способам получения отверстий в металле можно отнести — сверление, пробивку. В качестве инструмента для пробивки отверстий в металле применяют сверла и соответствующее оборудование — сверлильные станки или ручные дрели. Для ручной пробивки инструмента применяют бородок и ударный инструмент (молоток, кувалда). Такой пробойник можно устанавливать на ручные прессы.

Сверление отверстий производят на сверлильных, фрезерных или токарных станках. В качестве рабочего инструмента применяют сверла. Для окончательного формования отверстия используют зенкера, цековки, развертки. С их помощью устраняют овалы, формируют фаски, повышают точность отверстия и чистоту поверхности.

Для пробивания отверстий в металле используют разные прессы — пневматические, гидравлические и пр. Усилия, развиваемые для эффективной работы штампа, состоящего из двух деталей (пуансона и матрицы), составляют от нескольких килограмм, до сотен, а то и тысяч тонн.

Пробивание отверстий на комбинированных пресс — ножницах

Нередко в производстве для получения отверстий применяют комбинированные пресс — ножницы.

Пробивание отверстий на комбинированных пресс — ножницах

Это устройство состоит из нескольких механизмов, которые позволяют обрабатывать металлический профиль, к примеру, уголок, резать полосы металла, осуществлять вырубку в форме прямо- или треугольников и, само собой, на этих ножницах устанавливают инструмент для пробивки отверстий в металле. Как правило, он состоит из пуансона и матрицы. Пуансон имеет диаметр пробиваемого отверстия. Матрица имеет в своем теле отверстие, соответствующее размеру пуансона. Через нее происходит удаление отходов вырубки.

Следует отметить, что вышеперечисленные способы получения отверстий не отличаются высокой производительности, особенно, в условиях крупносерийного или массового производства. Появление автоматизированного оборудования позволяет устранить эту проблему.

Пробивание отверстий на прессах

Использование оборудования, работающего под управлением системы ЧПУ привело к снижению трудоемкости производственных процессов, соответственно это положительно отражается на стоимости готового изделия. Дело в том, что управляющая программа, которая вносится перед началом работы, содержит в себе точные данные относительно расположения отверстий на листе.

Читать также: Как правильно настроить антенну для цифрового телевидения

Пробивание отверстий на прессах

Например, револьверный пробивной станок оснащают барабаном, на котором установлены пуансоны (инструмент для пробивки отверстий в металле) обладающие разными размерами и формами. При работе, программа автоматически выбирает необходимый инструмент. Такое инженерное решение позволяет менять инструмент не, останавливая работу станка, и повышать скорость получения готового изделия. На оборудовании этого типа, возможно, получение до 1 500 отверстий в минуту. Получение готового изделия состоит из нескольких операций. Первая заключается в укладке листа металла на рабочий стол. Для закрепления ее на нем применяют зажимы разного типа. После того как установлен и закреплен оператор запускает управляющую программу. После этого начинается перемещение заготовки. По координатам, заданным в программе, в необходимой точке, происходит опускание прижимного устройства, фиксирующего лист в нужном месте. После прижима происходит удар, наносимый пробойником (пуансоном).

На инструментальном барабане может быть установлен поворотный инструмент, который существенно расширяет возможности станка и позволяет выполнять резку контуров сложных форм. Пресс для пробивки отверстий в металле позволяют выполнять, кроме пробоя, следующие операции:

пулевка — выдавливание, получение кромок разной направленности;
формовка;
неокончательная пробивка.

Полотна для ручного лобзика: виды и особенности

Конструкция лобзика не будет полноценной без важнейшего рабочего элемента – пильного полотна. От данной составляющей зависит точность, скорость и качество распила, требования к которым могут разниться, в зависимости от поставленной задачи. Аккуратный, но медленный рез, играет важную роль при изготовлении поделок из фанеры, распиле ламината и металла, а быстрый и грубый, подойдет для черновой работы с деревом или ДСП.

Пользоваться подходящей пилкой всегда удобно и эффективно, когда неуместное полотно может значительно осложнить рабочий процесс. Что необходимо знать о пилках для ручного лобзика и как выбрать оптимальный расходник для конкретных задач, расскажем в данной статье. Прежде чем идти в магазин за покупкой пильного полотна, следует ознакомиться с основной терминологией, которая поможет Вам совершить более удачное приобретение.

Ниже, мы рассмотрим самые важные и распространенные особенности пилки, раскрывающие всю суть данного элемента.

Любое полотно для ручного лобзика, которое можно найти в продаже, имеет параметр TPI “Tooth Pro Inch”, что в переводе означает “Количество зубьев на дюйм (2.5 см)”. Чем выше данный показатель, тем аккуратнее будет линия распила, но сам процесс работы станет медленнее. Соответственно, чем ниже, тем быстрее, но менее аккуратно.

Среднее значение TPI, составляет 15 зубьев на дюйм или 6 на 1 см.

Еще одним немаловажным свойством пильного полотна, является развод зубьев. Данный показатель влияет на ход пилки в материале, предотвращая её заклинивание и облегчая процесс распила

Далеко не каждый экземпляр, встречаемый в продаже, обладает подобным свойством, поэтому следует обратить на это внимание заранее

Виды полотен для ручного лобзика по дереву

Все существующие пилки для ручного лобзика по дереву, можно разделить на 5 видов, исходя из строения их зубьев. Каждый вариант обладает определенными особенностями, оказывающими непосредственное влияние на процесс выпиливания. Выбирать тип пильного полотна следует исходя из поставленных задач. Давайте рассмотрим все разновидности более детально.

Распространенные ошибки

Основные типы ошибок при раскрое металла можно разделить на расчетные и технологические. Первые появляются при неправильном формировании схемы порезки, не учитываются размеры деталей, порядок их расположения на листе. Минимизировать эти неточности можно с помощью программ по раскрою. В платных версиях возможна организация потокового производства, в расчет берутся деловые остатки после предыдущих раскроев.

Примеры технологических ошибок для различных видов резки металла:

Плазменная резка. Неправильный режим работы приведет к формированию дефектов. Дополнительно будет сильный износ сопла, последствия – растяжение дуги, расширение реза.
Лазерная обработка. Быстрый проход луча может стать причиной появления грата – затвердевание наплывов на кромке. Обязательна настройка направляющей рамы, ее износ влияет на точность реза.
Механический раскрой. Частая причина искривления края – затупившаяся кромка диска, гильотины или полотна. Также для механической обработки важна фиксация листа.

Для оптимизации процесса и получения качественных заготовок можно использовать несколько технологий раскроя. Это актуально для изготовления сложных по форме изделий или для организации постоянного потокового производства. Главное преимущество такого подхода – уменьшение отходов, что положительно сказывается на себестоимости продукции.

Типы лазеров для резки металла

В конструкцию лазера входят три основных узла:

источник энергии (механизм либо система накачки);
активное (рабочее) тело, которое «накачивается», после чего приходит в состояние вынужденного излучения;
оптический резонатор (система зеркал), за счет которого усиливается вынужденное излучение активного тела.

Чаще всего резка металла производится при помощи таких типов лазеров, как:

Твердотельный.
Газовый – с продольной либо поперечной прокачкой газа, щелевой, а также газодинамический.

Твердотельный лазер имеет осветительную камеру, где размещаются лампа накачки и активное тело. Роль последнего играет стержень из рубина, неодимовое стекло (Nd-Glass) или алюмо-иттриевый гранат, легированный иттербием (Yb-YAG) либо неодимом (Nd-YAG). Лампа накачки необходима, чтобы создавать мощные световые вспышки – именно они возбуждают атомы активного тела. По торцам стержня находятся зеркала разных типов: частично прозрачное и отражающее. Зеркала позволяют лазерному лучу многократно отражаться внутри активного тела, усиливаться, после чего выходить через полупрозрачное зеркало.

Серийные твердотельные лазеры характеризуются относительно низкой мощностью, обычно не более 1–6 кВт. Длина волны в этом случае находится в пределах 1 мкм (для рубинового лазера этот показатель составляет примерно 694 нм). Может использоваться как непрерывный, так и импульсный режим излучения.

Для лазерной резки металла также используются газовые лазеры, где активное тело состоит из смеси газов: углекислого, азота и гелия. В системах с продольной прокачкой смесь газов поступает из баллонов и прокачивается насосом через газоразрядную трубку. Энергетическое возбуждение газа осуществляется за счет электрического разряда между электродами, подключенными к источнику питания. По торцам трубки также устанавливаются отражающие и полупрозрачные зеркала.

Однако меньшими размерами и большей мощностью могут похвастаться лазеры с поперечной прокачкой газа. Их общая мощность нередко находится в пределах 20 кВт, а может быть и выше.

Высокую эффективность имеют щелевые CO2-лазеры. Если сравнивать с двумя предыдущими типами, они имеют еще меньшие размеры, при этом обладают мощностью излучения 600–8 000 Вт. Возможна резка в разных режимах излучения: от непрерывного до частотно-импульсного.

Щелевой лазер предполагает поперечную высокочастотную накачку активной среды с частотой от десятков мегагерц до нескольких гигагерц. Таким образом удается повысить устойчивость и однородность горения разряда. Щель между электродами составляет 1–5 мм, что обеспечивает полноценный отвод тепла от активной среды.

Рекомендовано к прочтению

Резка меди лазером: преимущества и недостатки технологии
Виды резки металла: промышленное применение
Металлообработка по чертежам: удобно и выгодно

Самыми мощными считаются газодинамические лазеры (100–150 кВт и выше). В них газ нагревается до 1 000–3 000 К и протекает со сверхзвуковой скоростью через сопло Лаваля, которое представляет собой суженный посередине канал. Таким образом газ адиабатически расширяется и охлаждается в зоне оптического резонатора. Охлаждение возбужденных молекул углекислого газа вызывает испускание когерентного излучения. Для накачки лазера используется вспомогательный лазер либо иной, не менее мощный источник энергии. Углекислотные лазеры имеют длину волны излучения 9,4 или 10,6 мкм.

Отметим, что твердотельные лазеры плохо справляются с резкой неметаллов, так как некоторые из подобных материалов полностью или частично пропускают излучение с длиной волны около 1 мкм. Допустим, такое свойство имеет оргстекло. Лазерный луч имеет большую чувствительность к неровной поверхности обрабатываемого материала. При резке листов из алюминиевых сплавов, меди и латуни твердотельные лазеры значительно превосходят углекислотные, так как поверхность этих металлов способна к более высокому поглощению излучения на длине волны твердотельного лазера.

Углекислотные лазеры считаются наиболее универсальными, поэтому используются при резке большинства металлов и неметаллов

Не менее важно, что они имеют очень низкую расходимость луча, поэтому качество излучения сохраняется, даже если его источник находится далеко от зоны резки

Резка металла ленточными и дисковыми пилами

Для раскроя металла используют и такой инструмент, как дисковые пилы. Этот инструмент применяют для обработки крупных заготовок. Надо отметить, что при работе с таким инструментом требуется использование довольно большого количества физической силы. Рабочий орган этого инструмент – диск, изготовленный из инструментальной стали.

Этот инструмент наиболее эффективен при работе со сталью и другими материалами, в том числе и с цветными металлами и сплавами. Чаще всего этот метод обработки металла выбирают для обработки листового материала, трубы. Рез выполняют прямо, но, возможно, и его выполнение под заданным углом.

Дисковый инструмент отличается высокой производительностью, безопасностью и простой эксплуатацией при раскрое сложных заготовок. Этот инструмент — вот уже длительное время обладает широкой популярностью и среди производственников, и среди домашних мастеров. Это вызвано в том числе и его доступностью. На рынке представлено множество моделей дисковых пил, в том числе и стационарных и приобрести их может каждый.

Ленточнопильный раскрой металла

Другой, не менее популярный, способ раскроя, это обработка заготовок на ленточной пиле. Рабочий орган этого оборудования – ленточная пила, которая работает как обычная ножовка. Полотно ленточной пилы замкнуто в кольцо и отличается большой длиной. То есть, по сути, ленточная пила представляет собой кольцо, с одного края которого расположены зубья. Для производства ленточной пилы применяют углеродистые стальные сплавы, но существуют и биметаллические модели.

В комплект ленточнопильного станка входят два шкива, которые вращаются от электрической силовой установки.

Станки этого класса представляют массу возможностей при обработке прутков, фасонных профилей, труб. На станках некоторых марок допустимо выполнять не только прямые резы, но и фигурные.

Фигурный раскрой металла на ленточной пиле

На рынке представлены разнообразные модели начиная от однотумбовых станков, управляемых вручную и заканчивая машинами портального типа, работающих под управлением компьютера.