Лазерното рязане като безконтактен метод

Лазерното рязане представлява метод, с който могат да се режат метални и неметални материали с различни дебелини. Основата за това представлява лазерен лъч, който се насочва, оформя и комбинира. Ако той попадне върху детайла, материалът се загрява толкова бързо, че се разтапя и изпарява. В този случай цялата лазерна мощност се концентрира в една точка обикновено с диаметър под половин милиметър. Ако в тази точка се концентрира повече топлинна мощност от тази, която може да се разсее вследствие на топлопроводимостта, лазерният лъч прониква изцяло през материала – процесът на рязане започва. Докато при останалите методи върху металния лист действат масивни инструменти с големи сили, лазерният лъч върши работата си безконтактно. По този начин не е налице износване на инструмента и не възникват деформации или повреди на детайла.

Предимствата на лазерното рязане

Широка гама от материали

Всички стандартни за промишлената обработка материали – стомана, алуминий, неръждаема стомана и цветни метални листове до неметални материали, като пластмаси, стъкло, дърво или керамика – могат да се режат надеждно и висококачествено с помощта на лазера. С инструмента е възможно рязане на много различни дебелини метални листове от 0,5 до над 30 милиметра. Този изключително широк диапазон от материали прави лазера номер 1 сред инструментите за рязане за много приложения в металните и неметалните материали.

Свобода на контура

Комбинираният в сноп лазерен лъч загрява материала само локално, а останалата част от детайла не се или се подлага на минимално термично натоварване. Благодарение на това прорезът е съвсем малко по-широк от лазерния лъч и дори сложни и фини контури могат да бъдат отрязвани много гладко и без наличие на мустаци. В повечето случаи не се налага отнемащата време допълнителна обработка. Благодарение на своята висока гъвкавост този метод на рязане често се използва за малки партиди, при голямо разнообразие от варианти и при създаването на прототипи.

Висококачествени ръбове на разрез с ултракъси импулси

Лазерите с ултракъси импулси изпаряват почти всеки материал толкова бързо, че не се забелязват следи от топлинното влияние. Така се получават висококачествени ръбове на разрезите без образуване на стопилка. Затова лазерите са оптимално подходящи за производството на фини метални продукти, като например стентове в медицинската техника. В индустрията за производство на екрани лазерите с ултракъси импулси се използват за рязането на химически уякчени стъкла.

Открийте нашите продукти за лазерно рязане

Независимо дали 2D или 3D лазерно обработване – TRUMPF Ви предлага машини и системи за различни случаи на приложение.

Научете повече

Процесът на лазерно рязане

Основата на лазерното рязане се осигурява от взаимодействието между фокусирания лазерен лъч и детайла. За да може този процес да протече надеждно и прецизно, се използват множество компоненти и спомагателни средства при и около лазерния лъч, които са обяснени на следващата графика.

Фокусираща оптика: оптична система от лещи и огледала фокусира лазерния лъч върху мястото на обработка
Лазерен лъч: лазерният лъч попада върху детайла и го загрява, докато се разтопи или изпари.
Режещ газ: с помощта на режещия газ получената стопилка се продуха от прореза. Газът протича от дюзата коаксиално на лазерния лъч.
Бразди от рязането: при лазерното рязане ръбът на разреза придобива типична набраздена шарка. При ниска скорост на рязане тези бразди преминават почти успоредно на лазерния лъч.
Стопилка: лазерният лъч – комбинираната в сноп лазерна светлина – се направлява по продължението на контура и стапя материала локално.
Начало на среза: на детайла прорезът е съвсем малко по-широк от фокусирания лазерен лъч.
Дюза: лазерният лъч и режещият газ се срещат върху детайла през режещата дюза.
Посока на рязане: чрез преместване на режещата глава или детайла в определена посока се образува прорез.

Разнообразните приложения в областта на лазерното рязане

Без образуване на видими мустаци: зъбното колело показва отличното качество на детайлите, произведени чрез лазерно рязане, дори и при по-дебел материал.

От конструкционна и неръждаема стомана до силно отразяващи материали – всички стандартни използвани в промишлеността материали могат да се обработят от лазера с високо качество.

Бързо, без грапавини и триизмерно: така лазерът отрязва детайли, произвеждани чрез горещо формоване, като например колона В за автомобилната промишленост.

При метода на рязане чрез стопяване лазерът реже много бързо и рентабилно тънка неръждаема и конструкционна стомана с дебелина над 0,5 милиметра.

Лазерно отрязана термозащитна ламарина за изпускателни системи

Дори детайли с триизмерна форма, като топлинни щитове за изпускателни системи, се отрязват до окончателните си размери с помощта на лазера.

Рязане на твърди и крехки материали като стъкло с лазера

С помощта лазерните машини е възможна обработка дори на твърди и крехки материали, като стъклото – гладко и с висока скорост, без грапавини или пръски.

BrightLine fiber е интелигентна комбинация от специална оптика, дюзи с оптимизиран поток и други технически иновации. Предимството е, че благодарение на висококачествените ръбове на разреза Вашите детайли не засядат при снемането.

С помощта на лазер кухненските ножове могат да се произвеждат по-бързо в сравнение с механичните методи за рязане и без да се налага допълнителна обработка.

Лазерите с къси и ултракъси импулси режат бързо и рентабилно най-фините конструкции в рамките на микрометри. Така например се използват лазерно изрязани стрелки в производството на часовници или лазерно изрязани импланти в медицинската техника.

Обзор на всички методи за лазерно рязане

Когато става дума за рязане на метални и неметални материали, в много случаи лазерът е първият избор като универсален инструмент. Лазерният лъч реже почти всеки контур бързо и гъвкаво, дори формата да е много фина и сложна, а материалите – много тънки. Различните режещи газове и налягания оказват влияния на процеса на обработка и на резултата.

Газопламъчно рязане

При газопламъчното рязане като режещ газ се използва кислород, който се подава в прореза с налягане до 6 bar. Той изгаря и окислява металната стопилка. Освободената по този начин енергия вследствие на тази химична реакция поддържа лазерния лъч. Газопламъчното рязане позволява много високи скорости на рязане и обработката на дебели метални листове и конструкционна стомана.

Рязане чрез стапяне

При рязането чрез стопяване като режещ газ се използва азот или аргон. Той се подава с налягане между 2 и 20 през прореза и за разлика от газопламъчното рязане не реагира с металната повърхност в прореза. Този метод на рязане има предимството, че ръбовете на разреза остават без мустаци и окисляване и почти не изискват допълнителна обработка.

Рязане чрез сублимиране

Рязането чрез сублимация се използва преди всичко за фини задачи за рязане, които изискват изключително висококачествени ръбове на разрез. При този метод лазерът изпарява материала с възможно по-малко стопен материал. Парата на материала генерира високо налягане в прореза, което избутва стопения материал нагоре и надолу. Технологичният газ – азот, аргон или хелий – предпазва повърхностите на среза от околната среда и се грижи за това ръбовете на разреза да не се окислят.

Фино рязане

При финото рязане с лазерен лъч с помощта на импулсната лазерна енергия се изработват отделно отвори, които се застъпват на 50 до 90% и по този начин образуват прорез. Благодарение на кратките импулси на повърхността на детайла се получават много високи пикови мощности на импулсите и екстремни плътности на мощността. Предимството е, че загряването на материала е много ниско, което позволява рязането на дори много фини детайли без деформация вследствие на топлинните влияния.

Параметри, които оказват влияние на процеса на рязане

Фокусна позиция и диаметър на шийката на лъча

Фокусната позиция оказва влияние на плътността на мощността и формата на прореза на детайла. Диаметърът на шийката на лъча определя ширината и формата на прореза.

Лазерна мощност

За да може прагът на обработка, т.е. точката, в която материалът започва да се стапя, да бъде надвишен, е необходимо определено количество енергия на единица площ. Тя се дефинира по следния начин: енергия на единица площ = плътност на мощността x време за въздействие върху детайла.

Диаметъра на дюзата

Изборът на правилната дюза е от жизненоважно значение за качеството на детайлите. Диаметърът на дюзата определя както формата на газовия лъч, така и количеството газ през дюзата.

Режим на работа

Непрекъснат или импулсен режим – режимът на работа позволява контролиране дали лазерната енергия попада върху детайла непрекъснато или с прекъсвания.

Скорост на рязане

Скоростта на рязане се определя в зависимост от съответната задача за рязане и обработвания материал. По принцип е валидно следното: колкото по-висока лазерна мощност е налице, толкова по-бързо се извършва рязането. Освен това скоростта на рязане намалява с намаляването на дебелината на материала. Ако е настроена прекалено висока или прекалено ниска скорост за съответния материал, това води до висока грапавост на материала и образуване на мустаци.

Ниво на поляризация

Почти всички CO₂ лазери предоставят поляризирана лазерна светлина. При рязането на контури резултатът от рязането се променя в зависимост от посоката на рязане: ако лъчът трепти успоредно на посоката на рязане, ръбът става гладък. Ако лъчът трепти перпендикулярно на посоката на рязане, се получават грапавини. Затова линейно поляризираната енергия обикновено се трансформира в кръгово поляризирана. Нивото на поляризация определя до каква степен се постига желаната кръгова поляризация и е от решаващо значение за качеството на рязане. При лазери с твърдо активно вещество не е необходима промяна на поляризацията – те осигуряват независещи от посоката резултати от рязането.

Режещи газове и налягания при рязане

В зависимост от метода на рязане се използват различни работни газове, които се подават в прореза с различни налягания. Предимството на използването на аргон и азот като работен газ например е, че те не реагират с разтопения метал в прореза. Едновременно с това те предпазват повърхността на рязане от околната среда.

Лазерно рязане с газова смес

В съчетание с високата мощност на лазера, използването на газова смес от азот и кислород може да намали образуването на неравности в конструкционната стомана и алуминия. Подобряването на качеството на детайлите зависи от вида, сплавта и качеството на материала в зони с дебелини на металните листове между шест и дванадесет милиметра.

Тези теми може би също Ви интересуват

Лазерни машини за рязане на тръби

Все повече конструктори се възползват от новите възможности на лазерното рязане на тръби с помощта на машините TruLaser Tube на TRUMPF.

С един поглед: какви предимства Ви предлагат нашите лазерни машини?

Почти безкрайни възможности: използвайте пълноценно лазерната мощност на Вашата машина с многото интелигентни функции от TRUMPF. Как? Това ще научите тук.

2D лазерни машини за рязане

CO₂ лазери или лазери с твърдо активно вещество? Ние предлагаме за всяко изискване правилната 2D лазерна машина за рязане и предлагаме оптимално решение за всички видове ламарини.

Сервиз и контакти

Контакт

TRUMPF Bulgaria Ltd.

Телефон +359 2 860 1492

Имейл