Станок для лазерной резки
Лазерные резаки Лазерная резка позволяет получать чистые разрезы/линии, которые выглядят четкими и ровными при оптимизированной настройке. Она очень универсальна и может резать широкий спектр материалов, включая сталь, алюминий и медь, обеспечивая гладкие разрезы. Тонкостенные/узкие секции мостов наиболее подвержены обгоранию кромок, деформации и короблению из-за теплового воздействия. Это делает лазерную резку хорошо подходящей для многих проектных задач.
At Пролеан ТехМы упрощаем для вас каждый этап. Перед началом резки вы получите четкие и полные инструкции. Наши проверки помогут вам избежать мелких проблем с проектированием. Вы получите детали, точно соответствующие вашим требованиям.
В этой статье вы найдете все необходимые инструкции. типы лазерных резаков и их основных принципов работы. Вы также изучите типы лазерных резаков и принципы их работы, поэтому продолжайте читать, чтобы узнать все, что вам нужно знать.
Что такое Прецизионная лазерная резкаОсновы и принципы
Лазерная резка и гравировка
Лазерная резка система Лазерная обработка использует сильно сфокусированный луч света для резки материалов. В машиностроении к факторам, влияющим на резку, относятся плотность мощности в фокусе, качество луча (M²), положение фокуса/глубина резкости, стабильность и газ/сопло. Энергия вызывает плавление или испарение материала. В результате создается узкий путь. Лазерная обработка включает в себя термические процессы, которые несут в себе такие риски, как зона термического воздействия, термическая деформация, конусность, образование расплавленного шлака и повторное затвердевание слоев.
Существует несколько методов лазерной резки. Например, при использовании субтрактивной технологии лазер удаляет слои материала путем его плавления или испарения. В некоторых процессах может применяться химическая абляция для предотвращения образования поверхностных остатков после удаления. Другие процессы лазерной резки могут привести к растрескиванию хрупких материалов из-за термических напряжений, вызванных подводимым теплом.
В процессе эксплуатации ЧПУ (числовое программное управление) Система направляет лазерную оптику по мере перемещения станка во время этапов обработки. Она обеспечивает уровень точности, позволяющий создавать крошечные отверстия с четко очерченными краями. Диаметр отверстий, которые может обрабатывать обычная листовая металлическая лазерная резка с ЧПУ (CO₂/волокно), обычно невелик. 0.3 к 1.0 мм (на это влияют фокусное пятно, толщина, сопло/газ и накопление тепла). Кроме того, поскольку лазер никогда не соприкасается с удаляемым материалом, процесс удаления практически не создает напряжения в материале.
Кроме того, лазеры могут использоваться в различных технологиях сверления в зависимости от конкретных требований процесса.
- A техника однократного выстрелаe создает отверстие с помощью одного лазерного импульса.
- ударная техника Создает отверстие такой глубины, быстро посылая серию лазерных импульсов.
- Trepanning Используется круговое движение лазера для создания цилиндрического отверстия.
- Наконец, при спиральном сверлении используется спиральное движение лазера для получения отверстия со стабильным диаметром.
Лазерная резка выгодна при работе с хрупкими и чувствительными материалами. Отсутствие физического контакта между лазером и материалом предотвращает его повреждение в процессе обработки. Керамические детали, алмазные инструменты и другие хрупкие материалы часто обрабатываются с помощью лазерной резки, что является безопасным и эффективным методом.
Методы резки, обычно используемые в системах лазерной резки.
Лазерная резка — это не единый процесс. На самом деле, существует несколько методов лазерной резки, которые могут применяться к широкому спектру материалов. Каждый метод имеет уникальные характеристики, зависящие от обрабатываемого материала. Понимание наиболее распространенных методов лазерной резки имеет важное значение для выбора наиболее подходящего метода для вашего проекта.
Сублимация (испарение)
При испарении (сублимации) материал переходит из твердого состояния в газообразное. Это процесс быстрого нагрева, и материал не успевает расплавиться до испарения. Это обеспечивает безупречные и точные края, исключая необходимость в сложной постобработке.
Испарение особенно полезно для лазерная резка акрила (различные виды пластмасс), бумага, дерево и тонкие пленки. Процесс начинается с небольшого пропила или отверстия. По мере продолжения лазерной резки образующийся пар выталкивает стружку наружу. Это позволяет пропилу продолжать увеличиваться в глубину, в результате чего получается аккуратный край без заусенцев, требующий минимальной дополнительной очистки.
Плавление (резка методом плавления)
Резка плавлением, также известная как резка сплавлением, — это процесс лазерной резки, при котором материал расплавляется лазером. Затем расплавленный материал удаляется потоком газа. Кислород обычно используется для углеродистой стали; азот или сжатый воздух чаще всего используются для нержавеющей стали/алюминия; аргон чаще используется для определенных материалов/сценариев (например, для реактивных материалов или материалов, требующих крайне низкой степени окисления). Эти газы обычно выбираются из-за их способности минимизировать окисление материала и образование шлака.
Резка расплавом особенно эффективна для таких металлов, как лазерная резка титанасталь и алюминий. Этот метод идеально подходит для крупносерийного производства и выполнения повторяющихся операций. В результате получаются гладкие, прямые кромки практически без искажений.
Реактивная резка (с использованием кислорода)
Резка с использованием химической реакции, также известная как резка с применением кислорода, использует кислород в качестве добавки для улучшения процесса лазерной резки. Кислород вступает в химическую реакцию с расплавленным металлом, увеличивая количество тепла, выделяемого в процессе.
При резке титана обычно используются инертные/неокисляющие газы, такие как азот/аргон. Хотя вдоль кромок среза может образовываться некоторое количество остаточного шлака, этот процесс, как правило, достаточно эффективен и экономически выгоден для больших объемов материала.
Термическое напряжение разрушения
Термострессовое разрушение — это еще один термин для обозначения лазерной гравировки. В этом процессе лазерной резки используется термальная энергия Чтобы вызвать растрескивание материала. Лазер создает в материале неглубокую канавку, и естественные силы материала приводят к его разрушению вдоль этой канавки.
Термическое разрушение под напряжением помогает разрезать хрупкие материалы, такие как Стекло, керамика и композитные материалы. CO2-лазеры. Это наиболее часто используемые лазеры для лечения термических трещин.
Скрытая нарезка
Технология скрытой резки — это специализированный метод лазерной резки, используемый в основном для раскроя. пластины и другие электронные компонентыЛазер создает внутри материала разметку. Благодаря особенностям процесса, не образуется никаких отходов, и края не плавятся. Скрытая резка особенно эффективна для снижения измельчение и повышение урожайности. Это также полезно для создания линий высокого разрешения на кремниевых пластинах и аналогичных материалах.
Quick Take
Каждый из описанных методов лазерной резки имеет свои преимущества и недостатки. Выбор подходящего метода лазерной резки в значительной степени зависит от разрезаемого материала. Правильный выбор метода лазерной резки необходим для обеспечения чистоты и точности резки. Консультация с опытным поставщиком лазерных услуг, таким как Boda Tech, поможет вам выбрать подходящую методику и избежать ненужных осложнений и задержек.
Технология и технические характеристики лазерной резки листового металла
|
Характеристика |
Подробности и практические замечания |
|
Диаметр лазерного луча |
0.1–0.3 мм, достаточно мелкие для точной резки. |
|
Мощность лазера |
Мощность составляет 1–3 кВт в зависимости от материала; для отражающих металлов требуется более высокая мощность. |
|
Электроэнергия для стали/железа |
1–2 кВт, чего достаточно для быстрой и чистой резки без перегрева. |
|
Электроэнергия для меди/алюминия |
Мощность до 6 кВт, поскольку эти металлы эффективно отражают и проводят тепло. |
|
Лазерный резонатор |
Источник лазерного излучения различается в зависимости от типа: в CO₂-лазерах используется газовый резонатор; в волоконных лазерах — легированный волоконный усилитель; в диодных лазерах прямого действия — полупроводниковые диоды; в кристаллических лазерах — легированная твердотельная среда усиления. |
|
Режущая головка |
Фокусирует луч на материале; использует внутренние зеркала и сжатый газ (N2 или O2) для удаления расплавленного материала. |
|
Ключевые факторы качества |
Правильное расстояние от сопла до материала, оптимальная интенсивность и скорость светового луча, а также точное перемещение режущей головки. |
|
Маркировка против гравировки |
Маркировка: поверхностный рисунок, неглубокий эффект. Гравировка: более глубокая резка для выразительного и долговечного рисунка. |
4 различных типа лазерных резаков, методы их работы и области применения.
Лазерные резаки используются в различных областях, в том числе: лазерная резка, гравировка и сверлениев различных отраслях промышленности. В зависимости от предполагаемого использования, применяются различные... типы лазерных резаков доступны. Каждый тип системы лазерной резки имеет свои характеристики и области применения.
Волоконные лазеры
Волоконно-лазерная резка
Волоконные лазеры — одни из самых распространенных типов лазерных резаков, используемых для резки металлов и гравировки. В них используется легированное оптическое волокно для усиления луча. Усиление луча основано на энергии небольшого диодного лазера. Диодный лазер используется для первоначального питания волокна. Редкоземельные элементы, такие как иттербий и эрбийДля дальнейшего усиления луча в волокно добавляются дополнительные элементы.
После усиления лазер излучает ближний инфракрасный свет примерно на определенной частоте. 1.06 мкм. Металлы легко поглощают эту длину волны, даже те, которые отражают световые волны. Вследствие поглощения этой длины волны, станки для лазерной резки волокна Обеспечивают быструю и точную резку с минимальными потерями энергии. Волоконные лазеры идеально подходят для резки самых разных металлов, включая нержавеющая сталь, алюминий, медь и сплавы. Мощные волоконные лазеры способны с превосходной эффективностью резать даже более толстые металлы.
Кроме того, волоконные лазеры отличаются низкими требованиями к техническому обслуживанию благодаря простой конструкции и использованию надежных материалов.
Области применения: Автомобильные запчасти, аэрокосмические компоненты, электроника и прецизионные металлические изделия.
СО2 лазеры
Станок для лазерной резки CO2
CO2-лазеры были одними из первых разработанных лазерных технологий, и, несмотря на свой возраст, они до сих пор широко используются. Они применяются для резки неметаллических материалов, включая лазерная резкадерево, акрил и кожа.
В этих лазерах используется смесь CO2, азот и гелий. При воздействии электрического разряда на газовую смесь молекулы CO2 возбуждаются и начинают вибрировать на частоте, соответствующей колебательному режиму молекулы CO2. В этот момент молекула выделяет избыточную энергию в виде света, генерируя лазерный луч. Лазеры производят свет с длиной волны 10.6 мкм, что идеально подходит для резки органических материалов.
CO₂-лазеры, как правило, имеют более низкую эффективность связи с металлами по сравнению с волоконными лазерами, поэтому они, как правило, менее точны с точки зрения качества кромок на металлах. Однако они относительно просты в обслуживании, требуя лишь периодической очистки зеркал. Поэтому они универсальны и недороги, что делает их хорошим выбором для различных применений.
Области применения: Резка древесины, пластмассы, кожи, бумаги и некоторых неметаллических материалов.
Nd:YAG и Nd:YVO лазеры
В лазерах Nd:YAG и Nd:YVO в качестве активной среды используется кристалл, легированный неодимом. Кристалл Nd:YAG изготовлен из иттрий-алюминиевого граната, а НД: YVO Кристалл состоит из ванадата иттрия. Оба кристалла излучают свет. кратко-инфракрасный областьс длиной волны приблизительно 1.064 мкм.
Nd:YAG-лазеры и Nd:YVO-лазеры предназначены для высокоточной резки как металла, так и неметаллов. Они помогают резать тонкие металлы и хорошо подходят для резки неметаллов, таких как... керамика и пластмассы.
Оба типа лазеров долговечны и требуют минимального технического обслуживания, поскольку могут работать непрерывно в течение тысяч часов.
Области применения: Гравировка по металлу, резка тонколистового металла и изготовление высокоточных промышленных деталей.
Диодные лазеры прямого действия
Прямой диодный лазерный резак
Использование прямых диодных лазеров полупроводники Для генерации света. Арсенид галлия — наиболее часто используемый полупроводник. Свет генерируется посредством электролюминесценции а затем фокусируется в луч.
Прямоточные диодные лазеры энергоэффективны и имеют простую конструкцию. Они идеально подходят для резки тонких металлов, пластмасс и композитных материалов. Благодаря компактным размерам эти лазеры могут использоваться как в мобильных условиях или в полевых условиях, так и в небольших мастерских.
Их основным недостатком является низкая скорость резки толстых металлов по сравнению с волоконными лазерами и лазерами Nd:YAG/Nd:YVO. Однако они ценятся за высокую эффективность, простую конструкцию и надежную работу, особенно при сварке, нагреве и резке тонких материалов.
Области применения: Панели для автомобилей, электроники, тонколистового металла и сварки.
Относится к: плазменная и лазерная резка
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Стандартные конфигурации станков для лазерной резки
До появления станков с числовым программным управлением (ЧПУ) каждая лазерная резка требовала ручного позиционирования заготовки, а затем корректировки положения лазера для завершения резки. Однако современные станки для лазерной резки используют системы ЧПУ для автоматического позиционирования лазера в процессе резки. Это исключает необходимость ручного позиционирования и значительно снижает вероятность ошибок.
Портальные станки для лазерной резки
Портальные станки для лазерной резки оснащены Горизонтальная платформа и расположенная над ней портальная конструкция. Многие портальные станки для лазерной резки изготавливаются из алюминия для максимального увеличения соотношения прочности к весу. Системы ЧПУ управляют перемещением портала, позволяя лазеру совершать многократные проходы по рабочей поверхности для создания различных видов резки. Эти станки идеально подходят для резки плоских листовых материалов в крупносерийном промышленном производстве. По сравнению с более ранними моделями, портальные станки для лазерной резки, как правило, меньше по размеру и более энергоэффективны.
Конфигурация подвижного материала
В конфигурации с движущимся материалом обрабатываемый материал перемещается, в то время как лазер остается неподвижным. Оптическая система относительно проста, поскольку сам лазер не перемещается. Эта конфигурация менее производительна, чем портальная, но часто используется в небольших цехах или для мелкосерийной низкоскоростной резки.
Летающая оптическая система
Система «летающей оптики» является противоположностью конфигурации с движущимся материалом. В этой конфигурации обрабатываемый материал удерживается неподвижно, в то время как лазер и оптика движутся синхронно. Зеркала и адаптивная оптика используются для поддержания точности луча по мере перемещения лазера. Системы «летающей оптики», как правило, быстрее, чем конфигурации с движущимся материалом. Они особенно хорошо подходят для крупносерийного производства и часто используются в таких отраслях, как... автомобильная промышленность и электроника.
Гибридная система
Гибридная система сочетает в себе портальную систему и систему летающей оптики. В этой конфигурации лазер и оптика перемещаются вдоль разных осей, сохраняя постоянную траекторию луча. Эта система сочетает в себе преимущества как портальной системы, так и системы летающей оптики и обладает высокой адаптивностью для работы с материалами различной толщины.
Лазерная резка с ЧПУ
Станки с ЧПУ-лазерной резкой используют мощные лазеры для резки, придания формы и гравировки материалов. Это бесконтактные устройства, использующие тепло для плавления или испарения материала. Линза и сопло устройства фокусируют луч на материале, а сжатый газ, используемый в сопле, отводит испаренный материал от зоны резки. Системы ЧПУ работают на G-код и М-код для точного управления движением лазера. Эти станки способны выполнять широкий спектр резов, от небольших отверстий до сложных узоров и высокоточных разрезов.
Типы лазерных станков с ЧПУ:
- CO2-лазеры: газовые, идеально подходят для работы с неметаллами.
- Волоконные лазеры: используют диоды для быстрой и чистой резки металла.
- Кристаллические лазеры: Nd:YAG и Nd:YVO для точной обработки металлов и неметаллов.
5-осевая лазерная резка
Пятиосевые станки позволяют наклонять и вращать заготовку для достижения точной обработки. Они позволяют обрабатывать криволинейные поверхности и сложные углы без необходимости многократного перемещения заготовки. Кроме того, они сокращают время и вероятность ошибок, связанных с обработкой на трехмерных станках. Они особенно полезны для аэрокосмической и автомобильной промышленности при обработке сложных деталей.
Роторная лазерная резка
Ротационная лазерная резка системы хорошо подходят для резки 360° труб, трубок, бутылок или объектов D-образной формы. Эти системы особенно полезны для создания логотипы, узоры и замысловатые рисунки на изогнутых поверхностях. Роторные лазерные системы резки также более точны и эффективны, чем традиционные системы резки.
Лазерная резка малого формата
Малоформатные лазерные резаки предназначены для резки элементов, близких по размеру к ширине пропила лазера. Они идеально подходят для резки тонких узоров и деталей, слишком маленьких для легкой резки более крупными лазерными системами. Эти резаки обеспечивают высокую точность, создавая чистые и ровные кромки. Поскольку лазер обладает ограниченной проникающей способностью, с помощью малоформатных лазерных резаков можно резать только тонкие материалы.
Лазерная резка большого формата
Крупноформатные режущие станки обрабатывают листы очень больших (нестандартных) размеров, вплоть до... Ширина 3.2 × 8 метров. В системах плоскостной резки обрабатываемое изделие размещается непосредственно на широком горизонтальном режущем столе. Для неметаллических изделий обычно используются CO2-лазеры. Металлические изделия лучше всего обрабатывать с помощью волоконных лазеров. Крупноформатные станки для резки обеспечивают непрерывную подачу изделий, что способствует эффективному производству.
Гальво (гальванометр) Лазерная резка
Гальванометрические лазеры используют зеркала для быстрого сканирования луча. Гальванометр определяет и регулирует положение зеркала для достижения точности. Системы лазерной резки с гальванометрическим датчиком обеспечивают быструю обработку для маркировки и гравировки важных участков. Они быстрее, чем традиционные лазеры с XY-перемещением, и лучше всего подходят для брендирования, нанесения текста или графики.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Как правильно выбрать лазерный резак
Выбор оптимального станка для лазерной резки будет зависеть от типа изготавливаемого изделия, его размера и скорости выполнения заказа. Выбор неподходящего станка приведет к снижению производительности, увеличению эксплуатационных расходов и, в конечном итоге, к поломкам оборудования.
Совместимость материалов
Различные типы лазерных резаков эффективны для конкретных видов изделий. Например, волоконные лазеры особенно хорошо подходят для резки таких металлов, как... сталь, алюминий и медь. CO2-лазеры хорошо работают с дерево, пластик, акрил и некоторые ткани. Выбор подходящего типа лазера, соответствующего вашим изделиям, обеспечит более чистую резку и меньшее энергопотребление.
Рабочая зона
Учитывайте средний размер изделий, которые вы обычно режете. Небольшие лазеры можно использовать для резки мелких, хрупких деталей. Более крупные лазеры имеют большую рабочую область, что позволяет обрабатывать более крупные детали.
В некоторых цехах используются два отдельных станка для лазерной резки – один для крупноформатной резки листового металла, а другой для резки мелких деталей, чтобы ускорить производство и повысить эффективность.
Мощность лазера
Мощность станка является определяющим фактором толщины и скорости резки материала. Алюминий и медь, как правило, отражают свет и требуют большей мощности. Станки со слишком большой мощностью будут потреблять больше энергии, чем необходимо, при резке тонких материалов, в то время как станки с низкой мощностью будут испытывать трудности при резке более толстых материалов.
Точность и качество луча
Для резки сложных узоров или гладких кромок качество лазерного луча имеет решающее значение. Волоконные лазеры создают сильно сфокусированный луч, что позволяет делать малые пропилы и точные, четкие линии резки. CO2-лазеры подходят для менее точных разрезов и, как правило, работают медленнее при резке металлов.
Скорость и автоматизация
При резке металлов волоконные лазеры, как правило, работают быстрее, чем CO2-лазеры, благодаря большему объему выполняемых операций по резке металла. Автоматизированные станки сокращают время настройки. Кроме того, программное обеспечение, оптимизирующее размещение деталей, также может помочь снизить затраты на материалы и рабочую силу.
Обслуживание и поддержка
Диодные и волоконные лазеры прямого действия являются твердотельными лазерами и требуют минимального технического обслуживания по сравнению с CO2-лазерами. В них меньше движущихся частей и нет необходимости заменять зеркала, что сокращает время простоя. При выборе поставщиков следует отдавать приоритет тем, кто предлагает обучение, запасные части и обслуживание на месте.
Охлаждение, газ и экстракция
Вспомогательные газы (воздух, азот, кислород) Вспомогательный газ помогает удалять расплавленный материал из зоны резки. Выбор конкретного вспомогательного газа зависит от типа разрезаемого материала. Адекватные системы вентиляции удаляют пары и твердые частицы, образующиеся в процессе резки, для обеспечения безопасности оператора и поддержания качества резки.
Бюджет
Не стоит ограничиваться лишь первоначальной ценой станка для лазерной резки. Необходимо учитывать затраты, связанные с потреблением электроэнергии, техническим обслуживанием, расходом топлива и оплатой труда. Приобретение немного более дорогого станка на начальном этапе позволит сэкономить время и деньги в долгосрочной перспективе.
Резюме статьи
В этой статье рассматриваются:
- Что такое лазерная резка и как она работает.
- Основные типы лазеров: волоконные, CO₂, Nd:YAG/Nd:YVO, диодные.
- Основные конфигурации станков: портальные, с системой Flying Optics, гибридные, с ЧПУ, 5-осевые, ротационные, малоформатные и крупноформатные, гальванометрические.
- К методам резки относятся сублимация, плавление, реактивная резка, термическое разрушение под напряжением и скрытая резка.
- Как выбрать подходящий лазер: материал, мощность, точность, скорость и бюджет.
Получите Лазерная резка металла на заказ Boda Tech – комплексное решение.
Если вам нужна надежная услуга лазерной резки, Пролеан Тех Мы предлагаем экспертную консультацию и промышленное оборудование, отвечающее вашим конкретным потребностям. Мы поможем вам выбрать подходящий тип лазера, конфигурацию и мощность в зависимости от ваших материалов и объема производства. Наша команда обеспечит беспроблемную настройку, обучение и постоянную поддержку, сокращая время простоя и максимизируя эффективность. Для обеспечения точности. услуги по металлообработке, свяжитесь с нами прямо сейчас в Получите мгновенную онлайн-оценку стоимости.