Выбор параметров лазера для качественной резки металла

Лазерная резка

— технология резки и раскроя материалов, использующая лазер высокой мощности и обычно применяемая на промышленных производственных линиях. Сфокусированный лазерный луч, обычно управляемый компьютером, обеспечивает высокую концентрацию энергии и позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств. В процессе резки, под воздействием лазерного луча материал разрезаемого участка плавится, возгорается, испаряется или выдувается струей газа. При этом можно получить узкие резы с минимальной зоной термического влияния. Лазерная резка отличается отсутствием механического воздействия на обрабатываемый материал, возникают минимальные деформации, как временные в процессе резки, так и остаточные после полного остывания. Вследствие этого лазерную резку, даже легкодеформируемых и нежестких заготовок и деталей, можно осуществлять с высокой степенью точности. Благодаря большой мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса в сочетании с высоким качеством поверхностей реза. Легкое и сравнительно простое управление лазерным излучением позволяет осуществлять лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных деталей и заготовок с высокой степенью автоматизации процесса.

Процесс [ править | править код ]

Для лазерной резки металлов применяют технологические установки на основе твердотельных, волоконных лазеров и газовых CO2-лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах излучения. Промышленное применение газо-лазерной резки с каждым годом увеличивается, но этот процесс не может полностью заменить традиционные способы разделения металлов. В сопоставлении со многими из применяемых на производстве установок стоимость лазерного оборудования для резки ещё достаточно высока, хотя в последнее время наметилась тенденция к её снижению. В связи с этим процесс лазерной резки становится эффективным только при условии обоснованного и разумного выбора области применения, когда использование традиционных способов трудоемко или вообще невозможно.

Максимальное использование времени на смену заготовки

Конечно, время обработки заготовки на станке для резки волоконным лазером во многом зависит от способности системы загружать листы и выгружать вырезанные детали и каркасы. Изготовитель не получит преимущества по времени производственного цикла, если ему придется ждать несколько минут, пока не произойдет замена заготовки.

Многие предлагаемые сегодня устройства смены поддонов были разработаны для работы с CO2-лазерами, которые работают гораздо медленнее по сравнению с волоконными лазерами. Скорее всего, они используют гидравлику, и на замену листа может потребоваться от 35 до 50 секунд.

Самые современные устройства смены поддонов основаны на сервоприводе и могут заменить поддон менее чем за 10 секунд. Если в процессе производственной операции обычно листы меняются от шести до десяти раз в час, то современное устройство смены поддонов может добавить от одного до двух часов резки в неделю, что в противном случае было бы недоступно при более медленной технологии обработки металла.

Эта автоматизация погрузки и разгрузки очень важна. Производитель, который может отрезать и снять лист или пластину и заменить их за секунды, получает от своей машины для резки с волоконным лазером максимальную производительность. В свою очередь тот, кто может резать быстрее, но все еще испытывает простои, связанные с медленным перемещением материала, простаивает лазер без причины.

Когда дело доходит до выбора технологии смены поддонов, производитель должен выбрать такую, которая может обрабатывать самые толстые и тяжелые заготовки, которые он обрабатывает. Типичная пластина толщиной 25 мм, размером 3 на 1,5 метра весит 950 кг. В большинстве цехов устройства смены поддонов мощностью в 1 тонну должно быть достаточно. Для всего, что превышает эти размеры, требуется сверхмощная система, предназначенная для работы с гораздо более тяжелыми грузами.

Преимущества [ править | править код ]

Лазерная резка осуществляется путём сквозного прожига листовых металлов лучом лазера. Такая технология имеет ряд очевидных преимуществ перед многими другими способами раскроя:

• Отсутствие механического контакта позволяет обрабатывать хрупкие и легко деформирующиеся материалы;

• Обработке поддаются материалы из твёрдых сплавов;

• Возможна высокоскоростная резка тонколистовой стали;

• При выпуске небольших партий продукции целесообразнее провести лазерный раскрой материала, чем изготавливать для этого дорогостоящие пресс-формы или формы для литья;

• Для автоматического раскроя материала достаточно подготовить файл рисунка в любой чертёжной программе и перенести файл на компьютер установки, которая выдержит погрешности в очень малых величинах.

Обрабатываемые материалы [ править | править код ]

Для лазерной резки подходит любая сталь любого состояния, алюминий и его сплавы, другие цветные металлы. Обычно применяют листы из таких металлов:

• Сталь от 0,2 мм до 30 мм
• Нержавеющая сталь от 0,2 мм до 40 мм
• Алюминиевые сплавы от 0,2 мм до 25 мм
• Латунь от 0,2 мм до 12,5 мм
• Медь от 0,2 мм до 16 мм

Для разных материалов применяют различные типы лазеров.

Лучше всего обрабатываются металлы с низкой теплопроводностью, так как в них энергия лазера концентрируется в меньшем объеме металла, и наоборот, при лазерной резке металлов с высокой теплопроводностью может образоваться грат.

Также могут обрабатываться многие неметаллы — например, дерево.

Энергопотребление [ править | править код ]

Эффективность промышленных лазеров может варьироваться от 5% до 15%. Энергопотребление и эффективность будут зависеть от выходной мощности лазера, его рабочих параметров и того, насколько хорошо лазер подходит для конкретной работы. При определении целесообразности использования того или иного типа лазера учитывается как стоимость лазера в совокупности с обслуживающим его оборудованием, так и стоимость содержания и обслуживания лазера. В 10-х годах XXI столетия эксплуатационные издержки оптоволоконного лазера составляют около половины от эксплуатационных издержек углекислотного лазера.

Читать также: Какой кислотой травят металл

Величина необходимой затрачиваемой мощности, необходимой для резки, зависит от типа материала, его толщины, среды обработки, скорости обработки.

1. На что способен 2.1 Вт лазер
2. 3.5 Вт лазер для резки
3. 5.6 Вт лазер с короткофокусной линзой
4. 8 Вт ультрамощный лазер для резки
5. Основные нюансы лазерной резки

Многие считают, что резать можно только мощными СО2 и оптоволоконными лазерами. На самом деле это не так. Диодными лазерами мощностью от 2 Вт можно уже резать многие материалы. Итак, начнём с самого начала.

Цены на резку толстого металла на заказ в Москве

приглашает к сотрудничеству частных специалистов и предприятия, работающие в сфере металлообработки и изготовления металлических деталей и конструкций. Сегодня в перечне услуг цеха – профессиональная плазменная и лазерная резка толстого металла на заказ с гарантией сжатых сроков и высокого качества выполнения. В работе компания использует современные высокоточные станки и фирменное оборудование, исключающее порчу заготовок и обеспечивающее их точное соответствие требованиям чертежной документации. Цены на услугу рассчитываются в индивидуальном порядке и зависят от объема заказа, особенностей сплава и сложности линии кроя. Уточнить условия сотрудничества и уровень цен лазерной резки на заказ можно, позвонив сотрудникам «Премьер Лазер» по указанному телефону.

На что способен 2.1 Вт лазер?

2.1 Вт лазер — это относительно небольшая мощность для лазера. Её достаточно для эффективной резки бумаги, картона, фанеры, тёмного акрила толщиной до 1–1.5 мм. Хоть этот лазер скорее оптимален для гравировки, но всё же резка возможна на относительно хорошей скорости. Картон и бумага практически не обугливаются при скорости резки 200–300 в программе CNCC LaserAxe.

Конечно, играет немалое значение, цвет материала и сама структура. Когда мы говорим про эффективную резку, мы имеем ввиду чистый не обугленный срез. Опять же хочется напомнить, что многие китайские лазеры не имеют заявленной мощности и очень сильно не соответствуют заявленным параметрам.

Вот пример того, что можно вырезать 2.1 Вт лазером.

Защита волоконного лазера от отражённых лучей

Важно понимать, что отдельные металлы представляют определённую опасность для лазера, которым их обрабатывают. Это обусловлено свойственным им значительным коэффициентам отражения.

Достоинства продукции IPG заключается в том, что в ней конструктивно предусмотрена защита волоконных излучателей от возникающих отражённых лучей.

Лазеры данного бренда предлагаются в двух вариантах исполнения защиты:

• LK – имеют пассивную систему, датчики которой ловят переотражения и информируют оператора о выявленной опасности;
• LS – активная система. Позволяет нивелировать выявленные опасные отражения. Прерывать работу для этого не придётся.

Станки в исполнении второго типа являются лучшим решением для обработки заготовок из таких материалов, как алюминий, латунь, зеркальная нержавейка, медь.

Ещё одним бесспорным преимуществом продукции IPG является лучший Гауссов пучок, что обеспечивает более стабильный рез. Однако на толщину прорезаемых заготовок и скорость резки это не влияет.

Основные нюансы лазерной резки

Сделать это можно, когда вы выставляете слабое свечение в программе и глядя через очки на точку меняете фокусное расстояние с помощью линзы. Мы рекомендуем фокусировать на чёрную металлическую поверхность. В этом случае заметить, когда точка оказалась самой маленькой, довольно легко. Но обращаем внимание, что делать это нужно строго в защитных очках.

В целом, можно уверенно констатировать, что:

• лазеры мощностью 3.5 Вт подходят для резки 1–2 мм фанеры, акрила.
• лазеры мощностью 5.6 Вт подходят для резки 2–3 мм фанеры, акрила.
• лазеры мощностью 8 Вт подходят для резки 3–5 мм фанеры, акрила.

Если есть вопросы, задавайте:

Лазерный резак — уникальное приспособление, которое полезно иметь в гараже каждого современного мужчины. Изготовить лазер для резки металла своими руками — несложно, главное соблюдать простые правила. Мощность такого устройства будет небольшой, но есть способы увеличить ее за счет подручных приспособлений. Функционала производственной машины, которая без приукрашивания — может все, самоделкой не достичь. Но для бытовых дел, этот агрегат подойдет очень кстати. Давайте рассмотрим, как его соорудить.

Как узнать фактическую скорость, с которой будет функционировать ваш станок

Приобретая лазерный станок человек, не являющийся специалистом в данном вопросе, обращает внимание на мощность станка и скорость гравировки, резки. Эти показатели указываются всеми производителями в технической документации на устройство.

С одной стороны, данный подход оправдан, так как именно эти показатели прямо влияют на производительность и стоимость изделия.

Ниже попробуем доказать, что подобный подход изначально неверен, если не принимать во внимание информацию, рассмотренную ниже.

Почему не следует ориентироваться на скорость, указанную производителем

Совершив покупку, исходя из параметров, указанных в документации на станок, покупатель может быть неприятно удивлён тем. Что практическая производительность приобретения существенно отличается от расчётной, которая была выведена им на основании вышеназванной информации.

Почему это происходит?

Чтобы исключить критику в адрес нашего ресурса за то, что здесь рассматриваются преимущественно станки WATTSAN. Хотя это обусловлено, в первую очередь, их высокими эксплуатационными характеристиками и ценовой доступностью, дальнейшее рассмотрение материала продолжим на модели Rabbit 1610SC.

Производитель указывает, что предлагаемый станок способен перемещать над поверхностью рабочего стола лазерный излучатель со скоростями 600—1000 мм/сек. Великолепный параметр, который сразу привлечёт внимание потенциального покупателя.

Хотя у опытного возникнет первый вопрос: для какой операции проставлено это значение, какой материал подвергается обработке? Фанера, оргстекло, металл будут гравироваться и резаться с различными скоростями.

Принципы работы лазерного станка

1000 мм/сек — это 1.0 м/сек. То есть мы должны поверить, что станок переместит лазер за секунду на целый метр и, при этом, последний успеет выполнить необходимую работу: порезать заготовку или выгравировать заданное изображение.

Спешим вас огорчить. В мире НЕ СУЩЕСТВУЕТ лазерной трубки мощность которой позволит выполнить эти операции качественно, даже при перемещении по идеальной прямой.

Толщина гравировки, выполненной с подобной скоростью, будет равна толщине луча ≤0.1 мм, а наличие глубины выполненного реза придётся определять с лупой.

А представьте: что таким образом пытались разрезать что-то кроме стандартного бумажного листа или ПЭ пленки…

Если гипотетически предположить, что лазерный луч, в процессе работы, перемемещался в двух плоскостях, то будут гарантированно иметь место сбой точности и проскакивание шагов. Точность позиционирования луча относительно рабочего стола будет гарантированно сбита.

Чтобы оценить заявленные 1000 мм/сек адекватно, требуется делать это не по указанной длине, а по совокупной площади обработанной поверхности заготовки: глубина реза, его протяженность; и мощности установленного лазера.

Простая арифметика

Предположим, что станок оснащён трубкой мощность которой составляет 90—100 Вт. Вам требуется выполнить рез (гравировку) определённой длины. Критерием для оценки является глубина реза, деленная на толщину, которую имеет лазерный луч. В нашем случае: 3:0.1 = 30. Следовательно, чтобы получить искомую глубину, по всей длине изображения требуется выполнить 30 проходов.

Теперь можем получить реальное значение времени, которое потребуется для выполнения подобной работы. Пусть общая длина изображения 1000 мм, глубина 3 мм. тогда 1000:30 = 33 мм/сек.

Следовательно, на выполнение этой задачи потребуется около 30 секунд.

При более мощной 150 Вт трубке, для получения нужного значения делим мощности 150:100, а полученный коэффициент умножаем на вычисленную ранее скорость. Получаем 49.5 мм/сек. Сильно похоже на 1000 мм/сек?

Даже цифры, используемые нами в «арифметическом классе» тоже можно рассматривать исключительно в качестве5 ориентировочных, описывающих идеальные условия работы станка. В них не учтены:

• поправки на мощность лазерной трубки;
• влажность материала;
• горючесть;
• степень рассеивания тепловой энергии;
• требуемое качество гравировки (реза).

Этих моментов может быть множество.

Как сделать лазерный резак в гараже

Все гениально просто, поэтому для создания такого оборудования, которое способно вырезать красивейшие узоры в прочных сталях, можно сделать из обычных подручных материалов. Для изготовления обязательно потребуется старая лазерная указка. Помимо этого, следует запастись:

1. Фонариком, работающим на аккумуляторных батарейках.
2. Старым DVD-ROM, из которого нам потребуется извлечь матрицу с лазерным приводом.
3. Паяльник и набор отверток для закручивания.

Первым шагом будет являться разборка привода старого дисковода компьютера. Оттуда нам следует извлечь прибор. Будьте аккуратны, чтобы не повредить само устройство. Привод дисковода должен быть пишущим, а не просто читающим, дело в строении матрицы устройства. Сейчас в подробности вдаваться не будем, но просто используйте современные нерабочие модели.

После этого, вам обязательно нужно будет извлечь красненький диод, который прожигает диск во время записи на него информации. Просто взяли паяльник и распаяли крепления этого диода. Только ни в коем случае не бросайте его. Это чувствительный элемент, который при повреждениях может быстро испортиться.

При сборке самого лазерного резака следует учесть следующее:

1. Куда лучше установить красный диод
2. Каким образом будут запитываться элементы всей системы
3. Как будут распределяться потоки электрического тока в детали.

Помните! На диод, который будет выполнять прожиг, требуется намного больше электричества, нежели на элементы указки.

Решается эта дилемма просто. Диод из указки меняется красной лампочкой из привода. Разобрать указку следует с той же аккуратностью, что и дисковод, повреждения разъемов и держателей, испортят ваш будущий лазер для резки металлов своими руками. Когда вы это сделали, можно приступать к изготовлению корпуса для самоделки.

Для этого вам потребуется фонарик и аккумуляторные батарейки, которые запитают лазерный резак. Благодаря фонарику у вас получится удобная и компактная деталь, не занимающая много места в быту. Ключевым моментом оборудования такого корпуса является правильно подобрать полярность. Удаляется защитное стекло с бывшего фонарика, чтобы оно не являлось преградой для направленного луча.

Последующим действием является запитка самого диода. Для этого вам необходимо подключить его к зарядке аккумуляторной батареи, соблюдая полярность. В завершении проконтролировать:

• Надежность фиксации устройства в зажимах и фиксаторах;
• Полярность устройства;
• Направленность луча.

Читать также: Точение декоративных изделий из древесины

Неточности докрутить, а когда все готово можно поздравить себя с успешной завершенной работой. Резак готов к использованию. Единственное, что нужно помнить — его мощность намного меньше, чем мощность производственного аналога, поэтому слишком толстый металл ему не под силу.

Осторожно! Мощности прибора достаточно, чтобы навредить вашему здоровью, поэтому будьте осторожны во время управления и старайтесь не запихивать пальцы под луч.

Усиление самодельной установки

Для усиления мощности и плотности луча, который и является главным режущим элементом, следует приготовить:

• 2 «кондера» на 100 пФ и мФ;
• Сопротивление на 2-5 Ом;
• 3 аккумуляторные батарейки;
• Коллиматор.

Ту установку, которую вы уже собрали можно усилить, чтобы в быту получить достаточно мощности для любых работ с металлом. При работе над усилением помните, что включить напрямую в розетку ваш резак будет для него самоубийством, поэтому следует позаботиться о том, чтобы ток сперва попадал на конденсаторы, после чего отдавался батарейкам.

При помощи добавления резисторов вы можете повысить мощность вашей установки. Чтобы еще больше увеличить КПД вашего устройства, используйте коллиматор, который монтируется для скапливания луча. Продается такая модель в любом магазине для электрика, а стоимость колеблется от 200 до 600 рублей, поэтому купить ее не сложно.

Дальше схема сборки выполняется так же, как было рассмотрено выше, только следует вокруг диода накрутить алюминиевую проволоку, чтобы убрать статичность. После этого вам предстоит измерить силу тока, для чего берется мультиметр. Оба конца прибора подключаются на оставшийся диод и измеряются. В зависимости от нужд вы можете урегулировать показатели от 300 мА до 500 мА.

После того, как калибровка тока выполнена, можно переходить к эстетическому декорированию вашего резака. Для корпуса вполне сойдет старый стальной фонарик на светодиодах. Он компактный и умещается в кармане. Чтобы линза не пачкалась, обязательно обзаведитесь чехлом.

Хранить готовый резак следует в коробке или чехле. Туда не должна попадать пыль или влага, иначе устройство будет выведено из строя.