Лазерный резак — это машина для резки, позволяющая выполнять точную и сложную резку различных материалов. Он использует мощный лазерный луч для расплавления, сжигания или испарения материала, тем самым обеспечивая точную резку материала в нужную форму.
В этой статье мы рассмотрим, что такое лазерная резка, как она работает, ее преимущества и недостатки, а также области применения.
Что такое лазерный резак?
Лазерная резка — один из процессов термической резки. В нем используется сфокусированный высокоэнергетический лазерный луч, который облучает и нагревает заготовку, заставляет нагретые материалы быстро плавиться или испаряться, а затем придает им нужную геометрию за счет движения луча.
В лазерном источнике генерируется почти параллельный лазерный луч; для направления лазерного луча на режущую головку используется зеркало; для фокусировки лазерного луча на режущей головке используется линза. Сфокусированный высокоэнергетический лазерный луч светит на поверхность заготовки, быстро нагревая ее и расплавляя материал. Вспомогательный газ используется для защиты и охлаждения фокусирующей линзы и очистки расплавленного металла.
Типы лазерных резаков
Станки для лазерной резки можно разделить на 3 типа по используемым в них лазерам:
- Волоконный лазерный резак: Волоконный лазерный станок преобразует электричество в свет через SPI/IPG лазер, а затем облучает высокоэнергетический лазерный луч на поверхность заготовки через режущую головку, мгновенно испаряя облученный материал. Волоконный лазерный резак в основном используется для обработки таких металлов, как нержавеющая сталь, углеродистая сталь и алюминиевые сплавы.
- Лазерный резак CO2: Лазерный резак CO2 использует газ на основе CO2 для генерирования лазерного луча для резки или гравировки материалов. В процессе резки используется вспомогательный газ, такой как кислород или аргон, для увеличения скорости резки и очистки поверхности материала. Лазерный резак CO2 в основном используется для неметаллических материалов, таких как пластик и стекло.
- Кристалл лазерный резак: Станки для лазерной резки кристаллов используют Nd: YAG (легированный неодимом иттрий-алюминиевый гранат) и Nd: YVO (легированный неодимом иттрий-ванадат), обычно первый используется чаще, для генерации лазерных лучей для резки и гравировки материалов.
Краткое описание различных лазерных резаков
| Факторы | Волоконный лазерный резак | Лазерный резак CO2 | Лазерный резак для кристаллов |
| Длина волны (мкм) | 1.06 | 10.6 | 1.06 |
| Диаметр пятна (мм) | 0.15 | 0.15 | 0.3 |
| Источник насоса | Диодный лазер | Выброс газа | Лампа, диодный лазер |
| Преобразование энергии | 10% | 25% | 3% |
| Материалы | Металлы, особенно тонколистовые | Неметаллы, акрил, стекло, бумага, текстиль, пластмассы | Металлы, пластмассы, керамика |
Как работает лазерный резак?
Лазерный резак использует высокоэнергетический лазерный луч для расплавления или испарения материала, тем самым вырезая и формируя детали. Рабочий процесс можно свести к 4 частям:
- Генерируйте лазер: Лазерный луч генерируется лазерным генератором, это процесс, подобный включению фонарика.
- Обеспечивает фокусировку лазера: Лазерное излучение проходит через ряд оптических элементов, таких как линзы и зеркала, которые фокусируют его на очень маленьком пятне с чрезвычайно высокой плотностью энергии.
- Режьте материал: Сфокусированный лазерный луч попадает на поверхность материала, который расплавляется или испаряется под воздействием лазера, создавая небольшое отверстие. Лазерный резак движется по намеченной траектории, формируя нужную геометрию.
- Сдуйте лишний материал: В лазерном резаке часто используется так называемый «вспомогательный газ», например кислород или азот, чтобы сдувать лишний материал в зоне резки, сохраняя ее чистой и помогая ускорить процесс резки.
Подходящие материалы
Совместимость материала с методами лазерной резки зависит от его физических и химических свойств. Материалы с низкой отражательной способностью, теплопроводностью и химической стабильностью могут быть обработаны с помощью лазерной резки. К распространенным типам материалов для лазерной резки относятся металлы, пластмассы и дерево.
Металлы
Металлы являются распространенными материалами, используемыми в лазерной резке. Поскольку металлические материалы имеют высокую скорость поглощения лазерных лучей, можно добиться высококачественных результатов резки. Лазерная резка металлических материалов имеет преимущества быстрой скорости, высокой точности и малой зоны термического воздействия, и широко используется в автомобилестроении, машиностроении, аэрокосмической промышленности и других областях. распространенные металлы для лазерной резки включают:
- Алюминий: например, 5052, 5074.
- Нержавеющая сталь: Такие как 304, 316L
- Медь: такая как C110
- Углеродистая сталь
- Титан
Пластик
Не все пластики подходят для лазерной резки. Пластик должен быть способен поглощать лазерную энергию без чрезмерного плавления или вредных выбросов. К распространенным пластикам для лазерной резки относятся:
- Акрил
- PEEK
- нейлон
- PE
Дерево
Лазерная резка идеально подходит для создания прототипов из дерева, а также для создания сложных деталей мебели и художественных конструкций. Она имеет очень маленький пропил (ширина пропила).
Различные материалы по-разному реагируют на лазерную резку, и понимание пригодности материала помогает нам выбрать подходящую машину для резки.
| Материалы | Тип машины | Мощность | Скорость |
| Металлы | CO2 лазерный резак, мощный волоконный лазерный резак | Высокий | Средний |
| Пластик | Лазерный резак CO2 | Средний | Средний |
| Дерево | Лазерный резак CO2 | Средний | Низкий |
Неуместные материалы
Как уже говорилось выше, некоторые материалы трудно использовать для лазерной резки, если они обладают всеми или одним из следующих характеристик, включая высокую отражательную способность, легкое горение и токсичные выбросы. К таким неподходящим материалам относятся:
- Углеродное волокно
- ABS
- PVC
- PTFE
- HDPE
- Стекловолокно
- PC
- PP
Преимущества
Преимущества технологии лазерной резки очевидны. Некоторые из них рассмотрены ниже:
Высокая точность и аккуратность
Точность лазерной резки зависит не только от самого лазера, но и от точности системы перемещения. Типичные допуски для лазерной резки составляют от 0,003 мм до 0,006 мм, допуски других режущих инструментов — от 1 мм до 3 мм и даже выше.
В современных высокотехнологичных станках лазерной резки используются линейные двигатели и оптические шкалы, позволяющие достичь точности позиционирования в некоторых случаях ±0,001 мм.
Бесконтактная обработка
Лазерная резка — бесконтактный процесс, что означает отсутствие физического контакта между режущим инструментом и материалом. Это уменьшает износ режущего оборудования и снижает риск загрязнения. Результат получается более чистым, с минимальной деформацией материала. Благодаря своей бесконтактной природе лазерная резка позволяет обрабатывать хрупкие или легко деформируемые материалы.
Высокая скорость резки
Например, при мощности лазера 2 кВт скорость резки углеродистой стали толщиной 8 мм составляет 1,6 м/мин; скорость резки нержавеющей стали толщиной 2 мм — 3,5 м/мин, с небольшой зоной термического воздействия и минимальной деформацией.
Широкий выбор режущих материалов
По сравнению с оксиацетиленовой и плазменной резкой, лазерная резка может резать различные материалы, включая металлы, неметаллы, композитные материалы, кожу, дерево, волокно и т.д. Однако различные материалы имеют разную совместимость с лазерной резкой из-за своих теплофизических свойств и скорости поглощения лазерного излучения.
Недостаток
Ограниченная мощностью лазера и размерами оборудования, лазерная резка может резать только листы и трубы малой и средней толщины.
С увеличением толщины материала скорость резки значительно снижается.
Оборудование для лазерной резки стоит дорого и требует больших единовременных инвестиций.
Приложения
Поскольку лазерная резка имеет ряд непревзойденных преимуществ перед другими процессами, таких как высокая точность и короткое время обработки, она широко используется во многих отраслях промышленности.
Наружная реклама
В индустрии наружной рекламы часто используются металлические материалы. Использование лазерной резки для обработки металлических материалов и шрифтов позволяет улучшить визуальный эффект рекламных материалов, а также повысить эффективность производства и обработки, чтобы рекламная компания могла увеличить прибыль.
Изготовление листового металла
Благодаря высокой гибкости, быстрой скорости резки, высокой эффективности и короткому рабочему циклу лазерная резка получила широкое распространение в производстве листового металла. Лазерная резка не требует силы резания, отсутствует износ инструмента, кроме того, щель лазерной резки обычно более узкая и имеет высокий уровень автоматизации.
Автомобили
В автомобильной промышленности некоторые аксессуары, такие как автомобильные двери и выхлопные трубы, после обработки имеют лишние углы или заусенцы. Если они обрабатываются вручную или традиционными способами, трудно обеспечить точность и эффективность. Использование станка лазерной резки позволяет легко решить проблемы углов и заусенцев в партиях.
Кухонная утварь
В производстве кухонной утвари, вытяжек и газовых приборов обычно используется большое количество панелей из листового металла. Традиционные методы обработки имеют такие недостатки, как низкая эффективность работы и высокий расход пресс-форм, что не только расходует много ресурсов, но и ограничивает разработку новых продуктов. Использование станков лазерной резки для обработки кухонной утвари обладает чрезвычайно высокой скоростью резки и высокой точностью резки, что позволяет повысить эффективность обработки и эффективно улучшить выход вытяжек и газовых приборов.
Оборудование для фитнеса
Фитнес-оборудование в основном изготавливается из труб. Использование станков лазерной резки позволяет быстро обработать трубы и быстрее завершить производство и сборку фитнес-оборудования.
Рекомендации по проектированию лазерной резки
Соблюдение этих советов по проектированию поможет вам добиться лучших результатов лазерной резки и сэкономить средства.
| Факторы | Советы по дизайну |
| Формат файла | Используйте векторные файлы, такие как DXF или DWG. |
| Угловые филе | Не менее 1/2 толщины материала |
| Расстояние от отверстия до отверстия | Не менее чем в 2 раза больше толщины материала |
| Расстояние от отверстия до отверстия | Не менее 6 раз толщины материала |
| Рельефные разрезы | Не менее 1 раза толщины материала |
| Толщина накладки | Не менее 1 раза толщины материала |
| Расстояние от отверстия до края | Не менее 1 раза толщины материала |
