Лазерная резка труб, особенности техологии и ее преимущества

Лазерную резку используют для раскроя листовых материалов, чаще всего – металлов. Одно из ее главных отличий – возможность изготовления деталей со сложным контуром.

Принципы работы лазерной резки

Использование этого метода основано на тепловом воздействии лазерного излучения на материалы. При этом разрезаемый металл нагревается сначала до температуры плавления, а потом до температуры кипения, при которой он начинает испаряться. Лазерная резка испарением требует высоких энергозатрат, поэтому ее используют для работы с тонкими металлами.

Относительно толстые листы разрезают при температуре плавления. Чтобы облегчить этот процесс, в зону резки подается газ: азот, гелий, аргон, кислород или воздух. Его задача – удалять из зоны резки расплавленный металл и продукты его сгорания, поддерживать горение металла и охлаждать прилегающие зоны. Наиболее эффективен для этого кислород. Он заметно увеличивает скорость и глубину резки.

Подробнее о процессе лазерной резки можно узнать из видео ниже:

Параметры резки разных металлов

Скорость резки зависит не только от мощности лазера и толщины металла, но и от его теплопроводности. Чем она выше, тем интенсивнее отводится тепло из зоны резки и тем более энергозатратным будет весь процесс. Так, если лазером мощностью 600 Вт можно легко разреза́ть черные металлы или титан, то алюминий или медь, обладающие высокой теплопроводностью, обрабатывать значительно сложнее. Средние параметры для работы с разными металлами выглядят следующим образом:

Малоуглеродистая сталь			Инструментальная сталь	Нержавеющая сталь				Титан
Толщина, мм	1,0	1,2	2,2	3,0	1,0	1,3	2,5	3,2	0,6	1,0
Мощность лазера, Вт	100	400	850	400	100	400	400	400	250	600
Скорость резания, м/мин	1,6	4,6	1,8	1,7	0,94	4,6	1,27	1,15	0,2	1,5

Технологические особенности резки труб лазером

Невзирая на то, что использование такого метода на данный момент крайне распространено и обладает массой преимуществ, нужно учесть некоторые нюансы технологии обрабатывания металла. Особенности лазерной резки:

• качественный разрез без трещин, неровностей;
• отсутствует прямое контактирование с покрытием, что исключает деформирование;
• возможно изготовить различные технологические соединения;
• возможно состыковать обрабатываемые детали без допобработки краев;
• есть возможность соединить несколько циклов в одну операцию (распил, обрабатывание краев и пр.), что позволит уменьшить цену заготовки;
• после раскроя трубы сохраняются главные качества.

Важно! С учетом разновидности обрабатываемой заготовки есть возможность выбора требуемых значений мощности лазера луча и степени фокусировки.

Лазерная резка профильных труб

Метод резки профильных труб лазером относят к скоростным, пользователя сможет сделать ровный срез. В будущем он не потребует доработки. Для такого процесса подойдет трубопрокат, который изготавливается из алюминия и стали (нержавейка, черная). Техособенности лазерного разрезания труб:

• Наибольший диаметр используемого круглого трубопровода – до 20 см.
• Наибольшие параметры обрабатываемого профильного трубопровода – 14 на 14 см.
• Длина заготовки для лазерного разрезания может быть до 6 м.

Скорость процесса иногда достигает 1,5-9 см в секунду ввиду большого количества оборотов, на которых работает устройство. Так, на протяжении 60 минут возможно нарезать трубы в диаметре до 600 м. Но следует учитывать, чем больше толщина стенок, тем меньше скорость самой обработки.

Когда делается разметка руками, возникают отклонения, вследствие чего при сборке трубы, ее составляющие попросту не состыкуются. Для исключения такой проблемы специалистами рекомендовано создать шаблон из фрагмента профиля, однако с большим сечением.

Изготовление такого шаблона не вызовет сложностей:

• Отмеряется посредством угломера на небольшой части трубопровода угол в 45 градусов.
• Используется станок и болгарка, производится разрез, затем кромки детали шлифуются.
• Далее вставляется в приготовленный шаблон профильная труба с меньшим диаметром описанного круга.
• Отталкиваясь от изготовленного самостоятельно угломера, делается разметка с помощью чертилки.
• По ней делается разрез, используя болгарку.
• В заключении зашлифовываются кромки.

Резка профильных труб

Лазерная резка круглых труб

Такой метод разрезания круглого трубопровода предусматривает применение лазера. Энергия устройства будет сфокусирована в один тонкий луч, который разрушает, испаряет и расплавляет строение материала. Луч будет сфокусирован на конкретной точке, проделывая аккуратный точный срез. Часто в строительных и промышленных работах используют лучи, которые продуцируют энергию тепла.

Посредством лазерной резки делаются точные срезы с наименьшим количеством неровностей. Качественная сварка обусловлена оснащенностью станка лазерной резки труб опцией, которая позволяет снять фаску в любых точках, вне зависимости от места нахождения оси трубопровода. В частности, такое преимущество актуально при изготовлении трубы с повышенным давлением. Такие детали нуждаются в сварке высокого качества.

Поскольку лазерный луч будет проходить сквозь оптоволокно, отсутствует нужда во внутренней спецоптике. Потому при высоких качествах эксплуатации волоконные лазеры не нуждаются в большом вложении финансов во время ремонта. В связи с этим лазерная резка в такой ситуации будет дешевле.

Важно! Оптическое волокно обеспечит высокую концентрацию лазерной энергии, ширина среза выйдет уже, чем в процессе применения обыкновенного лазера.

При газолазерном разрезании место среза на материале не успеет нагреться из-за большой скорости работы устройства. Вследствие этого все качества, которые свойственны материалу, сохранятся. Это даст возможность в дальнейшем использовать его в процессе возведения разных конструкций.

Резка круглых труб

Лазерная резка является современным технологическим процессом, который позволяет кроить и резать материал с помощью сильного излучения. Применение такого метода обеспечит повышенную эффективность из-за качества разрезания и скорости работы станка.

Суть технологии лазерной резки металла

Лазерная установка создает узкий направленный луч, который воздействует на поверхность заготовки на площади, равной нескольким микронам, при этом кристаллические решетки металлов нагреваются до температуры плавления.

Поскольку лазерный луч контактирует с поверхностью заготовки на минимальной площади, остальные ее области в процессе резки не нагреваются. Таким образом, установки не представляют опасности для обслуживающего их персонала.

К преимуществам лазерной резки круглых труб следует отнести также минимальную погрешность. При контакте луча с металлом он плавится и мгновенно испаряется. Длина луча при этом не превышает пары сантиметров.

При помощи лазера можно выполнять резку круглых труб небольшой толщины, в противном случае луч не будет эффективен.

Рекомендовано к прочтению

За счет аккуратности выполнения реза круглые трубы и другие конструкции или детали не нуждаются в дополнительной обработке, их можно сразу же использовать или передавать на следующий этап работы. Соответственно, еще одним преимуществом лазерной резки круглых труб является экономия затрат предприятия.

В основном, лазер предназначен для вырезания деталей и заготовок, однако его можно использовать и для фрезеровки или высверливания углублений заданной глубины и диаметра. К недостаткам можно, пожалуй, отнести, невозможность проводить работы внутри заготовки.

При помощи лазерных установок можно гравировать изделия, при этом нет необходимости в сложном оборудовании, достаточно минимального диаметра луча.

• Достоинства и недостатки лазерной резки.

Несмотря на неоспоримые преимущества резки круглых труб лазером, у этой технологии имеются и определенные недостатки.

Достоинства:

• Отсутствие механического воздействия на заготовку позволяет обрабатывать как прочные, так и хрупкие металлы.
• Рез отличается высоким качеством и ровностью краев. Дефекты при резке отсутствуют.
• Вырезанные лазером детали можно сразу использовать, в дальнейшей обработке они не нуждаются.
• Благодаря точности резки можно работать с деталями независимо от их конфигурации.
• В установку можно загружать чертежи, созданные в любой соответствующей программе.
• Лазерная резка круглых труб отличается высокой эффективностью и производительностью.
• На одном листе можно компактно разместить большее число деталей.
• Позволяет экономить ресурсы, финансы и время.

Недостатки:

• Оборудование для лазерной резки круглых труб является дорогостоящим.
• Нельзя работать с металлами, имеющими высокие отражающие характеристики.
• Ограничения по толщине материала (максимум – 20 мм).
• Принцип работы установок для лазерной резки металлов.

Несмотря на простоту и компактность установок, они отличаются большей мощностью, чем иные станки для резки металлов.

Основу установки составляет стержень, являющийся сердцем излучателя. Непрерывный световой поток позволяет ему возбуждаться и накачиваться.

Установки оснащаются специальными системами, фокусирующими луч, и резонаторами, придающими ему силу, которая необходима для плавления металла.

Для управления установками используются специальные автоматизированные программы, заложенные в память ПО оборудования.

Наибольшей эффективности работы можно добиться при использовании кислорода, позволяющего добиться самой высокой температуры. Это обусловлено реакцией, происходящей в момент соприкосновении газа с раскаленной обрабатываемой поверхностью. На скорость резки влияет чистота кислорода.

Недостатки технологии раскроя

Несмотря на большое количество преимуществ, данный метод имеет и свои недостатки:

• В сравнении с другими технологиями, данный метод предполагает большой расход электроэнергии. Потребление электричества зависит от лазера и типа размера, который нужно сделать.
• Нужна внимательность и точность при внесении макета в программу оборудования. Если данные будут внесены неточно, это грозит повышенному расходу некоторых материалов.
• Запрещено участие человека, мастер нужен только для проведения ремонта и тестирования техники. Если работник вступает в контакт с лазером, высока вероятность того, что он может получить травмы.

Традиционные методы резки металла также хороши, однако в сравнении с лазерной резкой, которая имеет множество преимуществ, они менее востребованы. Это можно объяснить тем, что качество заготовки, полученной после услуг лазерной резки гораздо выше, чем у других.

Инжиниринговый центр «Пром-Металл» выполнит заказ на лазерную резку металлических труб из всех видов материала. Профессиональные мастера в самые короткие сроки выполнят заказ по низкой цене, а также окажут техподдержку на всех этапах выполнения заказа.

Виды лазерной резки

Лазерные установки состоят из трех основных частей:

1. Рабочей (активной) среды. Она является источником лазерного излучения.
2. Источника энергии (системы накачки). Он создает условия, при которых начинается электромагнитное излучение.
3. Оптического резонатора. Система зеркал, усиливающих лазерное излучение.

По типу рабочей среды лазеры для резки делят на три вида:

1. Твердотельные. Их основным узлом является осветительная камера. В ней находятся источник энергии и твердое рабочее тело. Источником энергии служит мощная газоразрядная лампа-вспышка. В качестве рабочего тела используют стержень из неодимового стекла, рубина или алюмо-иттриевого граната, легированного неодимом или иттербием. По торцам стержня устанавливают два зеркала: отражающее и полупрозрачное. Лазерный луч, излучаемый рабочим телом, многократно отражается внутри него, усиливается в ходе отражений и выходит через полупрозрачное зеркало.

К твердотельному виду относятся и волоконные лазеры. В них излучение усиливается в стекловолокне, а источником энергии служит полупроводниковый лазер.

Так устроен твердотельный лазер

Для понимания механизма работы лазера можно рассмотреть установку с рабочим телом в виде стержня из граната, легированным неодимом. Ионы последнего и служат активными центрами. Поглощая излучение газоразрядной лампы, ионы переходят в возбужденное состояние, то есть у них появляется излишек энергии.

Ионы возвращаются в исходное состояние и отдают энергию в виде фотона – электромагнитного излучения или по-другому света. Фотон вызывает переход в обычное состояние других возбужденных ионов. В итоге процесс нарастает лавинообразно. Зеркала способствуют движению луча в определенном направлении. Многократно возвращая фотоны в рабочее тело при отражении, они способствуют образованию новых фотонов и усилению излучения. Его основные характеристики – малая расходимость луча и высокая концентрация энергии.

2. Газовые. В них рабочим телом является углекислый газ или его смесь с азотом и гелием. Газ прокачивается насосом через газоразрядную трубку. Он возбуждается с помощью электрических разрядов. Для усиления излучения устанавливают отражающее и полупрозрачное зеркало. В зависимости от особенностей конструкции такие лазеры бывают с продольной и поперечной прокачкой, а также щелевые.

Так устроен газовый лазер с продольной прокачкой

3. Газодинамические. Эти лазеры самые мощные. В них рабочим телом является углекислый газ, нагретый до 1 000–3 000 °К (726–2726 °С). Он возбуждается с помощью вспомогательного маломощного лазера. Газ со сверхзвуковой скоростью прокачивается через суженный посередине канал (сопло Лаваля), резко расширяется и охлаждается. В результате его атомы переходят из возбужденного в обычное состояние и газ становится источником излучения.

Схема работы газодинамического лазера

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Назначение и критерии выбора лазерной резки

Лазерную резку используют для обработки не только металлов, но и резины, линолеума, фанеры, полипропилена, искусственного камня и даже стекла. Она востребована при изготовлении деталей для различных приборов, электротехнических устройств, сельскохозяйственных машин, судов и автомобилей. Такой способ раскроя материала используют для получения жетонов, трафаретов, указателей, табличек, декоративных элементов интерьера и многого другого.

Основной критерий выбора вида лазерной резки – тип обрабатываемого материала. Так, углекислотные лазеры подходят для резки, гравировки, сварки разных материалов – металла, резины, пластика, стекла.

Твердотельные волоконные установки оптимальны при раскрое латунных, медных, серебряных или алюминиевых листов, но не подходят для неметаллов.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...