Полное руководство по лазерной резке листового металла

Лазерная резка является техникой ЧПУ (числового программного управления) в точной листовой металлообработке. Она использует высокоэнергетические лазерные лучи для резки листового металла по точным спецификациям.

Для резки используется настроенный фокус света и вспомогательный газ. Свет и газ обычно прожигают любой металл в желаемую форму или размер.

Лазерная резка листового металла может быть немного сложной. Однако она предлагает скорость, точность и универсальность, которые непревзойденны.

Ее нельзя сравнивать с другими техниками резки листового металла.

Процесс лазерной резки листового металла

Вот как выглядит типичный лазерный резак:

Лазерный резак

Как это работает?

Лазерный резак, как я уже сказал, управляется компьютером.

Процесс резки начинается с компьютерной программы, которая направляет высокоинтенсивный лазерный луч на материал, который требуется резать.

Зеркала в различных положениях направляют лазер на заготовку (металл для резки).

Высококачественная линза затем фокусирует интенсивный луч на небольшую точку на поверхности заготовки. Эту маленькую точку сначала прожигают, прежде чем сделать рез.

Теперь вот интересный факт:

Лазерный луч состоит из фотонов. Типичный луч примерно 1/5 миллиметра в ширину. Луч также концентрирует от 1000 до 2000 ватт энергии.

Это довольно большое количество энергии в одном луче.

Теперь представьте, что он может делать.

Когда интенсивный луч света попадает на эту часть материала, он нагревается. Это вызывает плавление, обугливание или испарение области, даже если тепла недостаточно.

И когда это происходит, она оставляет очень точный контур согласно первоначальному CAD-дизайну.

Посмотрите видео ниже:

Типы лазерных машин для использования в лазерной резке листового металла

Есть несколько вариантов для выбора, если вы хотите инвестировать в лазерную машину для резки листового металла:

Лазерная машина с летающей оптикой

Лазерные резаки с летающей оптикой являются одним из самых быстрых и недорогих оборудований для резки.

Они проецируют мощный луч света, который может резать вдоль осей X и Y металлического листа.

Их высокая скорость и возможность многомерной обработки позволяют резать много деталей за короткий период времени.

Лазерная машина с движущимся материалом

Лазерный резак с движущимся материалом проецирует неподвижный световой луч.

Эта машина соединяет заготовки с подвижной поверхностью, которая автоматически перемещается в заданных направлениях. Направление задается с помощью компьютеров.

Хотя она точна и предельно точна в резке листового металла, эта машина склонна работать гораздо медленнее других.

Лазерная машина для лазерной резки с использованием штампа

Эти мощные лазерные резаки могут резать металл до 3500 ватт.

Лазерные резаки с использованием штампа могут выполнять различные задачи, такие как пробивка, маркировка, контурная резка и изгиб. Их основная цель – резать сложные внутренние контуры и внешние части.

Лазерный станок для импульсной резки металла

Этот лазерный станок для резки листового металла вырабатывает высокую выходную мощность в течение короткого периода времени. Их способность проецировать большое количество энергии за короткое время делает их идеальными для пробивки.

Типы лазеров, используемые для резки листового металла

Лазерные станки для резки листового металла используют один из трех типов лазеров:

Лазер СО2: Этот лазер идеален для резки, сверления и гравировки на металле. Эти лазеры режут мягкую сталь, алюминий, нержавеющую сталь и титан с использованием энергии радиочастот. Они идеально подходят для промышленных применений.
Лазер Nd YAG (Nd-YAG лазер (Неодим-иттриево-алюминиевый гранат): Лазеры YAG отлично подходят для сверления и гравировки с высокой мощностью. Эти лазеры достаточно мощны для гравировки на прочных металлах, таких как вольфрам, сталь, титан, хром и железо.
Лазер Nd (Неодим): Лазеры Nd и Nd-YAG суть одно и то же по стилю. Однако процесс применения отличается.
В отличие от лазеров YAG, лазер Nd лучше всего работает для приложений с низкой повторяемостью и высокой энергией.
Волоконный лазер: Волоконный лазер – твердотельный лазер, использующий твердое активное средство вместо газа или жидкости. В этой системе семенные лазерные лучи усиливаются внутри стеклянных волокон. Следует отметить, что волоконные лазеры не так распространены в металлообработке.

Преимущества резки листового металла лазером

Лазерная резка листового металла

Лазерная резка листового металла предлагает несколько преимуществ.

Во-первых, использование этой технологии может снизить производственные издержки. Это достигается путем устранения необходимости обработки в некоторых инженерных задачах.

Эта технология также обеспечивает высокую точность. Она позволяет создавать сложные формы.

Резка лазером также не загрязняет обрабатываемые детали. Вероятность деформации материалов также значительно меньше.

Кроме того, некоторые металлы просто невозможно резать другими способами.

К другим преимуществам резки листового металла лазером можно отнести:

Высокое качество общей отделки
Обеспечение узких ширин пореза
Высокая скорость резки
Минимальные потери материала
Устранение необходимости в дополнительных операциях по отделке
Требуется минимальное вмешательство оператора

Недостатки резки листового металла лазером

Несмотря на множество преимуществ, технология резки листового металла лазером имеет некоторые недостатки.

Основным недостатком является то, что процесс часто требует большого количества энергии.

Кроме того, при использовании лазерного резака чем больше ватт, тем больше глубина резки.

При резке более тонких металлов лазеры обладают высокой скоростью и точностью.

Однако при резке более толстых металлов могут образовываться “зоны нагрева”. Если это происходит, некоторые металлы могут плавиться или становиться неравномерными.

В результате резка более толстых металлов лазером нецелесообразна. Не только из-за возможного повреждения материала, но и из-за более высокой стоимости.

Повышенное воздействие лазеров может вызвать зоны нагрева или горячие точки. В этом случае для достижения желаемых результатов детали могут потребовать дополнительной обработки. Трудозатраты, материальные и энергетические затраты также увеличатся.

Как сократить потери листового металла во время лазерной резки

При лазерной резке листового металла важно минимизировать отходы, чтобы обеспечить экономичность процесса.

Ваша компания сможет сэкономить деньги и сократить количество отходов на свалке, контролируя материалы листового металла. Также будут снижены выбросы, вызванные нецелесообразным использованием лазерных резальных машин.

Вот как можно сократить потери материала во время лазерной резки:

Держите заготовки близко друг к другу во время резки. Поскольку это процесс ЧПУ, укладывание деталей близко друг к другу минимизирует потерю материала.
Сделайте вашу конструкцию более эффективной, вводя общие линии реза. Разместите прямоугольные края так, чтобы они совместно использовали прямые линии на детали, вместо создания излишних промежутков между формами. Этот метод не только устраняет потери материала, но и сокращает длину реза лазерной резальной машины, что снижает время выполнения и стоимость.
Избегайте сложных дизайнов. Лишне сложные формы и изгибы замедляют процесс лазерной резки, что приводит к потерям материала.

Обрезки неизбежны во многих процессах металлообработки.

Тем не менее, можно максимально использовать обрезки и избежать потерь при лазерной резке. Например, их можно повторно использовать для вырезки более мелких, более тонких деталей или для тестового запуска.

Просто убедитесь, что вы правильно храните обрезки, чтобы они были готовы для вашего следующего проекта лазерной резки.

Допуски для лазерной резки листового металла

Вы помните, что лазерная резка использует концентрированный монохроматический луч света для резки листового металла?

Отлично!

Эта технология позволяет получать крайне точные допуски. Это подходит для изготовления точных металлических деталей, таких как те, которые используются в автомобильной, аэрокосмической и военной отраслях.

Лазерные резальные машины часто имеют допуски по размерам до ± 0.0005 дюйма.

Они потенциально наиболее точны и могут иметь наименьшую ширину реза.

Кроме того, эти инструменты могут быстрее, чем другие, резать тонкий материал (16 метров или тоньше). Мощная лазерная резальная машина может резать углеродистую сталь толщиной до 1.25 дюйма.

Тем не менее важно помнить, что более жесткие допуски увеличивают стоимость изготовления металлических деталей методом лазерной резки.

Так что если ваша деталь не требует строгого соответствия размеров, формы или функции, лучше избегать таких допусков.

Как обеспечить качество при лазерной резке листового металла

Качество оборудования для лазерной резки во многом определяет качество изготовляемых вами деталей.

Если вы будете регулярно обслуживать свою лазерную резальную машину, несоответствия в процессе резки будут сведены к минимуму.

Тем не менее, ваша деталь будет соответствовать высочайшему качеству только в том случае, если учесть параметры резки.

Какие же это параметры?

Толщина металла: При лазерной резке листового металла силовая мощность лазера должна соответствовать характеристикам металла и его толщине. Это ключ к получению лучших результатов при резке листового металла лазером.
Шероховатость поверхности материала: чем более гладкая поверхность материала при лазерной резке листового металла, тем лучше результаты резки. Поэтому, если вы хотите обеспечить хорошее качество резки, используйте материалы с гладкой поверхностью, свободной от ржавчины.
Скорость резки: скорость лазерной резки не должна быть слишком высокой или слишком низкой, поскольку это повлияет на качество реза. Поэтому обязательно учитывайте толщину и состав материала при определении скорости резки.
Фокусировка реза: точное позиционирование фокусирующей линзы критично для хорошего качества реза лазером. Только точная фокусировка позволяет достичь лучших результатов при резке.

Эти четыре элемента критичны для обеспечения соответствия лазерной резки листового металла установленным стандартам.

Необходимо контролировать эти параметры при выполнении сразу нескольких одинаковых операций. Это позволит избежать повторения тех же ошибок при резке.

Советы по проектированию для лазерной резки листового металла

Процесс лазерной резки листового металла

Если вы готовы использовать лазерную резку листового металла, вот некоторые советы, которые помогут вам создать желаемый дизайн.

Используйте правильное программное обеспечение для проектирования. Для создания правильного дизайна для лазерной резки металла вам понадобится векторный файл (обычно в формате .ai, .eps или dxf). Adobe Illustrator – хороший инструмент для создания дизайнов. Этот инструмент будет полезен как начинающим, так и профессионалам.
Держите свой чертеж простым. Избегайте острых углов, обычно всё, что менее десяти градусов. Лазер может не справиться с такими острыми изгибами, что приведёт к более закруглённому конечному продукту.
Убедитесь, что ваш дизайн в масштабе (1:1). В противном случае у вас получится мелкая деталь, подходящую больше для игрушки, чем для назначенного использования.
Учтите тип материала. Используйте металлические материалы, подходящие для задуманного применения.
Алюминий, например, не ржавеет и создаёт красивые знаки. Однако этот материал очень мягкий и гибкий. В коммерческом и промышленном лазерном резании обычно используется сталь.

Советы по выбору качественной услуги лазерной резки

Ваш проект по лазерной резке листового металла может стать отправной точкой для вашего бизнеса. Выбор компании, предлагающей высококачественные услуги, сыграет важную роль в обеспечении качества ваших конечных продуктов.

Как выбрать лучшую услугу лазерной резки для вашей работы?

Ищите следующие характеристики при выборе правильной компании: опыт, услуги, правильный дизайн, материалы, оборудование и аккредитации

Компания должна предоставить вам специальное программное обеспечение CAD бесплатно, чтобы вы смогли получить нужную деталь. Вы должны иметь возможность использовать программное обеспечение для создания детали с нуля или адаптации уже имеющегося дизайна под ваши потребности.
Выберите компанию, которая может обработать материал, который вам необходимо резать лазером.
У неё должно быть высококачественное оборудование для создания деталей, которые идеально соответствуют вашим дизайнам. Кроме того, оборудование для резки должно быть надёжным и долговечным. Это снизит риск прерываний в производстве.
Компания должна обеспечить вас отличной технической поддержкой для быстрого решения любых проблем. Это значительно упростит вашу работу, если вы сможете рассчитывать на помощь компании, с которой вы работаете.
Убедитесь, что компания делает процесс заказа продукции простым, чтобы вы экономили много времени и усилий.
Стоимость также играет важную роль. Цена, по которой вы закупаете лазерно резанные детали, повлияет на цену продажи вашего продукта. Однако не делайте ошибку, основываясь только на цене. Это может повлиять на качество и доступность.
Поставщик услуг, которого вы выбираете, должен быть аккредитован за предоставление своих услуг и качество продукции. Стандартной аккредитацией являются ISO 9001:2015 и BS/EN 1090-1.
Аккредитованная компания по лазерной резке будет предоставлять вам продукцию, отвечающую стандартам отрасли.
Выберите услугу по лазерной резке, у продажных инженеров которой хорошие знания. Работа с поставщиком услуг, имеющим хорошо обученный коммерческий персонал, обеспечит выполнение ваших работ на самом высоком уровне, быстро и экономично.

Лазерная резка листового металла, как я уже сказал, сложная задача. Вы останетесь довольны результатом, только если тщательно выберете компанию, с которой будете сотрудничать.

Компания должна понимать ваше видение и создавать подходящий продукт без излишних хлопот для вас.

Затем она должна уметь воплощать дизайн с вниманием к мельчайшим деталям, чтобы вы остались довольны конечным продуктом.