Что такое лазерный резак?

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:

1. Генерируйте лазер: Лазерный луч генерируется лазерным генератором, это процесс, подобный включению фонарика.
2. 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.
3. 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.
4. 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