Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Лазерная резка металла — это технология термического раскроя, при которой сфокусированный световой луч высокой плотности мощности расплавляет или испаряет материал по заданному контуру. Метод обеспечивает точность до ±0,1 мм и ширину реза от 0,2 мм, что делает его одним из наиболее востребованных способов прецизионного раскроя в современном производстве.
Лазерная резка металла — управляемый термический процесс, в котором сконцентрированная световая энергия локально разрушает металл по запрограммированной траектории. В отличие от механической обработки, режущий инструмент не контактирует с заготовкой: рез формируется исключительно тепловым воздействием луча и потоком вспомогательного газа.
Технология применяется для раскроя листового проката, вырезания деталей сложной геометрии, подготовки кромок под сварку. Качество поверхности реза регламентируется действующим в Российской Федерации стандартом ГОСТ Р ИСО 9013-2022 (введён 01.09.2022, Приказ Росстандарта №549-ст) и идентичным ему международным стандартом ISO 9013:2017, устанавливающими геометрические характеристики и допуски по качеству термических резов. Для лазерной резки стандарт охватывает толщины от 0,5 до 32 мм.
Лазерный луч формируется в резонаторе и передаётся к режущей головке по транспортному оптическому волокну (у волоконных лазеров) или системе зеркал (у CO2-лазеров). Фокусирующая линза концентрирует излучение в пятно диаметром 0,1–0,3 мм, создавая плотность мощности от 106 до 108 Вт/см². При таких значениях металл в зоне контакта нагревается до температуры плавления или испарения практически мгновенно.
Механизм резки включает три последовательных этапа: поглощение лазерного излучения поверхностью металла, локальное плавление или испарение материала в зоне фокуса, удаление расплава струёй вспомогательного газа. Давление газа составляет 0,5–6 бар для кислорода и 6–20 бар для азота в зависимости от толщины и марки материала.
Вспомогательный газ выполняет несколько функций одновременно: выдувает расплав из полости реза, защищает фокусирующую оптику от брызг металла и частично охлаждает кромку. Выбор газа напрямую определяет химическое состояние кромки, её шероховатость и скорость резки.
В промышленном раскрое металлов применяются два основных типа лазерных источников. Их физические принципы принципиально различаются, что определяет область эффективного использования каждого.
Активная среда — кварцевое волокно, легированное ионами иттербия (Yb3+). Накачка осуществляется лазерными диодами, излучение по транспортному волокну подаётся непосредственно к режущей головке — без использования зеркал промежуточной оптики. Длина волны ~1,07 мкм обеспечивает высокое поглощение металлами, в особенности цветными: алюминием, медью, латунью. КПД источника достигает 30–40%, что в 3–4 раза выше, чем у CO2-лазеров аналогичной мощности.
Мощность промышленных волоконных систем для резки — от 1 до 30 кВт. Системы мощностью 6 кВт являются наиболее распространёнными в листовом раскрое. Станки с мощностью 12–20 кВт ориентированы на резку толстолистового проката и высокопроизводительную обработку средних толщин.
Рабочая среда — смесь углекислого газа (CO2), азота (N2) и гелия (He). Генерация излучения происходит в газовом резонаторе, вывод — через систему отражающих зеркал. Длинная волна 10,6 мкм плохо поглощается цветными металлами, но хорошо — неметаллическими материалами. КПД источника составляет 10–15%.
При резке стальных листов толщиной свыше 15–20 мм CO2-лазер формирует сравнительно равномерный прогрев по глубине реза, что в ряде случаев обеспечивает хорошее качество кромки на толстом металле. Однако в сегменте листового раскроя эти системы вытесняются волоконными вследствие более высоких эксплуатационных расходов и принципиальной ограниченности при работе с цветными металлами.
Максимальная толщина раскроя определяется типом лазера, его мощностью и обрабатываемым материалом. В таблице приведены значения для волоконного лазера мощностью 6 кВт (наиболее распространённый класс в листовом раскрое) и 12 кВт (класс высокой мощности). Значения соответствуют режимам с приемлемым качеством кромки в производственных условиях.
При мощности волоконного лазера 15–20 кВт и выше возможен раскрой углеродистой стали толщиной до 60 мм и более. Однако при толщинах свыше 25–30 мм рационально сравнивать лазерную резку с плазменной по производительности и стоимости погонного метра реза — результат зависит от требований к качеству кромки и серийности деталей.
Лазерная резка металла обеспечивает позиционную точность в диапазоне ±0,05–0,1 мм при использовании прецизионных линейных приводов с оптическими линейками. Ширина реза составляет 0,2–0,5 мм в зависимости от толщины материала и диаметра фокусного пятна. При уменьшении толщины листа и диаметра пятна фокуса ширина реза сокращается, что снижает потери материала при раскрое и позволяет сближать контуры вложенных деталей.
Действующий стандарт ГОСТ Р ИСО 9013-2022 устанавливает геометрические характеристики и допуски по качеству термических резов для лазерной, кислородной и плазменной резки. Для лазерной резки область применения — толщины от 0,5 до 32 мм. Качество реза характеризуется двумя основными параметрами: отклонением от перпендикулярности (u) и средней высотой профиля шероховатости (Rz5).
По параметру u стандарт предусматривает диапазоны 1–5 (диапазон 1 — наименьшие допуски), по параметру Rz5 — диапазоны 1–4. Предельные отклонения номинальных размеров детали устанавливаются отдельно по классам 1, 2 и 3. Лазерная резка на отработанных режимах обеспечивает, как правило, 1–2 диапазоны по u и 1–2 диапазоны по Rz5 — наиболее высокие в номенклатуре термической резки. Подготовка кромок, полученных лазерной резкой, под сварку нормируется по ГОСТ 5264-80 (ручная дуговая сварка) или ГОСТ 14771-76 (сварка в защитных газах).
Шероховатость кромки при лазерной резке стали толщиной до 6 мм составляет Rz 10–25 мкм (1–2 диапазон по ГОСТ Р ИСО 9013-2022). Это соответствует уровню, при котором в большинстве случаев допускается сварка без механической зачистки кромки. При увеличении толщины листа и скорости резки шероховатость закономерно возрастает.
Технология охватывает широкий спектр производственных задач. Высокая точность контура, малая ширина реза и бесконтактный характер процесса делают лазерный раскрой незаменимым при изготовлении деталей сложной геометрии в серийном и единичном производстве.
Лазерная резка металла сочетает точность, технологическую гибкость и производительность, недостижимые большинством механических методов раскроя. Волоконные лазеры мощностью 6 кВт покрывают широкий производственный диапазон: углеродистая сталь до 25 мм, нержавеющая сталь до 20 мм, алюминий до 15 мм при точности ±0,1 мм и ширине реза от 0,2 мм. Системы мощностью 12 кВт расширяют эти пределы до 40 мм по стали и 30 мм по нержавейке при существенно более высокой скорости обработки средних толщин. Правильный выбор типа лазера, вспомогательного газа и режимов резки в совокупности с соблюдением требований действующего стандарта ГОСТ Р ИСО 9013-2022 обеспечивает стабильное качество деталей в условиях серийного и мелкосерийного производства.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.