Как выполняется лазерная резка металла своими руками

Инструкция по изготовлению самодельного лазера

Лазерная резка является наиболее прогрессивной, но и дорогой по стоимости технологией. Зато с ее помощью можно достичь таких результатов, которые не под силу другим способам обработки металла. Способности лазерных лучей придавать любому материалу нужную форму поистине безграничны.

Уникальные возможности лазера основываются на характеристиках:

  • Четкая направленность – за счет идеальной направленности лазерного луча энергия фокусируется в точке воздействия с минимумом потерь,
  • Монохроматичность – у лазерного луча длина волн фиксирована, а частот — постоянна. Это позволяет сфокусировать его обычными линзами,
  • Когерентность – у лазерных лучей высокий уровень когерентности, поэтому их резонансные колебания усиливают энергию на несколько порядков,
  • Мощность – вышеперечисленные свойства лазерных лучей обеспечивают фокусировку энергии высочайшей плотности на минимальной площади материала. Это позволяет разрушать или прожигать любой материал на микроскопически малом участке.

Любое лазерное устройство состоит из следующих узлов:

  • источника энергии;
  • рабочего органа, продуцирующего энергию;
  • оптоусилителя, оптоволоконного лазера, системы зеркал, усиливающих излучение рабочего органа.

Лазерным лучом точечно создается нагрев и плавление материала, а после продолжительного воздействия — его испарение. В результате шов выходит с неровным краем, испаряющийся материал осаждается на оптике, что сокращается срок ее эксплуатации.

Для получения ровных тонких швов и удаления паров используют технику выдувания инертными газами или сжатым воздухом продуктов расплава из зоны воздействия лазера.

Заводские модели лазеров, оборудованные высококлассными материалами, могут обеспечить хороший показатель углублений. Но для бытового использования у них слишком высокая цена.

Обратите внимание

Модели, изготовленные в домашних условиях, способны врезаться в металл на глубину 1-3 см. Этого хватит, чтобы изготовить, например, детали для декорирования ворот или заборов.

Лазерная резка металла

В зависимости от используемой технологии резаки бывают 3-х видов:

  • Твердотельные. Компактны и удобны в использовании. Активный элемент – кристалл полупроводника. У моделей с малой мощностью вполне доступная цена.
  • Волоконные. В качестве элемента излучения и накачки используется стекловолокно. Достоинствами волоконных лазерных резаков являются высокий КПД (до 40%), длительный срок эксплуатации и компактность. Так как при работе выделяется мало тепла, нет нужды в установке системы охлаждения. Можно изготавливать модульные конструкции, позволяющие объединять мощности нескольких головок. Излучение транслируется по гибкому оптоволокну. Производительность таких моделей выше твердотельных, но их стоимость дороже.
  • Газовые. Это недорогие, но мощные излучатели, основанные на использовании химических свойств газа (азота, углекислого газа, гелия). С их помощью можно варить и резать стекло, резину, полимеры и металлы с очень высоким уровнем теплопроводности.

Самодельный бытовой лазер

Для выполнения ремонтных работ и изготовления металлических изделий в быту часто требуется лазерная резка металла своими руками. Поэтому домашние умельцы освоили изготовление и успешно пользуются ручными лазерными устройствами.

По стоимости изготовления для бытовых нужд больше подходит твердотельный лазер.

Мощность самодельного прибора, конечно же, нельзя даже сравнивать с производственными аппаратами, но для использования в бытовых целях он вполне подойдет.

Как собрать лазер, используя недорогие запчасти и ненужные предметы.

Для изготовления простейшего прибора понадобятся:

  • лазерная указка;
  • фонарик на аккумуляторных батареях;
  • пишущий CD/DVD-RW (подойдет старый и неисправный);
  • паяльник, отвертки.

Как сделать ручной лазерный гравер

Процесс изготовления лазерного резака

  1. Из компьютерного дисковода нужно извлечь красный диод, который прожигает диск при записи. Обратите внимание, что дисковод должен быть именно пишущим.

После демонтажа верхних крепежей, извлекают каретку с лазером. Для этого аккуратно снимают разъемы и шурупы.

Для извлечения диода необходимо распаять крепления диода и извлечь его. Делать это нужно предельно аккуратно. Диод очень чувствительный и его легко повредить, уронив или резко встряхнув.

  1. Из лазерной указки извлекают содержащийся в ней диод, и вместо него вставляют красный диод из дисковода. Корпус указки разбирают на две половинки. Старый диод вытряхивают, подковырнув острием ножа. Вместо него помещают красный диод и закрепляют клеем.
  2. В качестве корпуса лазерного резака проще и удобнее использовать фонарик. В него вставляется верхний фрагмент указки с новым диодом. Стекло фонарика, являющееся для направленного лазерного луча преградой, и части указки надо удалить.

Лазерная указка

На этапе подключения диода к питанию от аккумуляторных батарей важно четко соблюсти полярность.

  1. На последнем этапе проверяют, насколько надежно зафиксированы все элементы лазера, правильно подключены провода, соблюдена полярность и ровно установлен лазер.

Лазерный резак готов. Из-за малой мощности использовать в работе с металлом его нельзя. Но если необходим прибор, режущий бумагу, пластик, полиэтилен и другие подобные материалы, то этот резак вполне подойдет.

Как усилить мощность лазера для резки металла

Понадобятся следующие детали и приборы:

  1. пишущий CD/DVD-RW (подойдет старый или неисправный), со скоростью записи больше 16х;
  2. аккумуляторы по 3,6 вольт – 3 шт.;
  3. конденсаторы на 100 пФ и на 100 мФ;
  4. сопротивление 2-5 Ом;
  5. коллиматор (вместо лазерной указки);
  6. стальной светодиодный фонарь;
  7. паяльник и провода.

К диоду нельзя подключать источник тока напрямую, иначе он сгорит. Диод берет подпитку от тока, а не от напряжения.

Лазерный коллиматор

Фокусировка лучей в тонкий луч производится при помощи коллиматора. Он используется вместо лазерной указки.

Продается в магазине электротоваров. В этой детали есть гнездо, куда монтируется лазерный диод.

Сборка лазерного резака такая же, как у описанной выше модели

Чтобы снять статичность с диода, вокруг него наматывают алюминиевую проволоку. С этой же целью можно использовать антистатические браслеты.

Советы по сборке

Для проверки работы драйвера измеряют мультиметром силу тока, подаваемого на диод. Для этого к прибору подсоединяют нерабочий (или же второй) диод. Для работы большинства самодельных устройств достаточна сила тока 300-350 мА.

Если нужен более мощный лазер, показатель можно увеличить, но не более 500 мА.

В качестве корпуса для самоделки лучше использовать светодиодный фонарик. Он компактный и его удобно использовать. Чтобы не испачкались линзы, устройство хранят в специальном чехле.

Важно! Лазерный резак является своего рода оружием, поэтому нельзя направлять его на людей, животных и давать в руки детям. Носить его в кармане не рекомендуется.

Следует заметить, что лазерная резка своими руками толстых заготовок невозможна, но с бытовыми задачами он вполне справится.

Видео по теме: Как собрать Лазер своими руками

Источник: https://promzn.ru/rezka-metalla/lazer-svoimi-rukami.html

Самостоятельное изготовление лазера для резки металла – инструкция и рекомендации

Лазер для резки металла своими руками сегодня может сделать каждый. И этот факт не может не радовать, ведь резак – это уникальное приспособление, с помощью которого без особого труда можно качественно и точно разрезать металл практически любой толщины.

Преимущества лазерной резки

Востребованность данного метода обработки материалов обуславливается несколькими факторами.

Качество раскроя

Первый и один из наиболее значимых показателей – это высокое качество раскроенных при помощи лазера изделий. Такие детали имеют гладкий, ровный срез и характеризуются отсутствием каких-либо изъянов на обработанной поверхности.

Универсальность метода

Вторым немаловажным преимуществом резки лазером является то, что при помощи данной процедуры стало возможным обработать практически все виды изделий, независимо от твердости сплава, из которого они изготовлены, их толщины или формы. К тому же, лазерный метод раскроя деталей не ограничивается резкой в плоскости, то есть можно производить разрез и объемных предметов.

Лазерная резка толстого металла

Возможность автоматизации процесса

Третье достоинство – это возможность автоматизации процесса резки металла лазером при помощи компьютерного оборудования. Данное свойство позволяет экономить не только время, но и денежные средства на изготовлении специальных литейных форм, необходимых для производства изделий. Это повышает производительность установки.

Автоматизация лазерной резки металла

В ходе контролируемой компьютером резки металла получаются более качественные детали, которые не требуют дополнительного обтачивания и шлифовки.

Отметим, что все вышеперечисленные качества присущи, в той или иной степени, всем лазерным резакам металла, как промышленным, так и самодельным. Единственное различие между ними лежит в мощности данных приборов.

Так, изготовленные вручную лазеры для резки металла имеют меньшую мощность по сравнению с профессиональными лазерными станками.

Важно

Они отлично подходят для резки фанеры и тонких листов металла, но не способны справиться со сверхтвердыми и толстыми металлическими изделиями, в отличие от специального оборудования.

Но, несмотря на это, самодельные резаки пользуются большей популярностью среди народных умельцев. А все потому, что промышленные установки стоят достаточно дорого, и не каждый может позволить купить себе такой лазер домой. К тому же, в домашнем хозяйстве нет необходимости использовать сверхмощный резак металла, достаточно и самого простого, сделанного своими руками.

Какие материалы и устройства потребуются для изготовления лазера для резки металла?

Лазерный резак металла изготовить самостоятельно возможно, заручившись следующими инструментами и материалами:

  • лазерная указка;
  • самый простой фонарик с аккумуляторными батарейками;
  • старый пишущий компьютерный дисковод (CD/DVD-ROM), оснащенный матрицей с лазером (можно в нерабочем состоянии);
  • паяльник;
  • набор отверток.

Стоит заранее подготовить место для создания устройства. Рабочую зону необходимо освободить от посторонних предметов, обеспечить себе удобное расположение и хорошее освещение.

После того, как все необходимое подготовлено, можно переходить непосредственно к сборке лазерного резака металла.

Пошаговая инструкция по изготовлению лазера для резки металла

Лазер из фрезера своими руками

Первым шагом в процессе создания самодельного резака является разборка привода старого пишущего лазерного дисковода компьютера. Для этого необходимо аккуратно разобрать устройство и извлечь сам прибор, не повредив его целостность.

Затем требуется извлечь диод красного цвета, который прожигает диск во время записи на него информации.

Этот диод, по-другому – лазерный излучатель, размещается на специальной каретке, оснащенной большим количеством крепежных элементов. Чтобы снять излучатель, нужно распаять все крепления при помощи паяльника.

Важно выполнить все действия с максимальной аккуратностью, так как любое повреждение диода может стать причиной выхода его из строя.

Следующий этап сборки лазерного резака металла подразумевает установку излучателя на место светодиода, которым укомплектована указка. Для этого следует осторожно разобрать указку на 2 части, не повредив разъемы и держатели. Затем достать светодиод и поставить на его место лазер. Закрепить его, при необходимости, можно при помощи обычного клея ПВА.

Схема устройства лазерного резака

Далее следует изготовление корпуса для лазерного самодельного резака.

Собрать корпус для лазера можно при помощи фонарика и аккумуляторных батареек, совместив нижнюю часть обыкновенного фонарика, в которой расположены батарейки, с верхней частью указки (перед сборкой из наконечника указки необходимо извлечь установленное в нем стекло), где находится излучатель.

Совет

После выполнения всех шагов резак будет готов к работе! Важно помнить, что прибор при нарушении правил техники безопасности может нанести вред здоровью! Будьте осторожны!

Лазерный резак, сделанный своими руками

В чем разница между готовыми изделиями

Это объясняется единым принципом действия любого лазерного резака металла, который заключается в следующем:

Принцип работы лазерной резки

  • В ходе процедуры резки лазер воздействует на металлическую поверхность таким образом, что на ней образуется окислитель, который повышает коэффициент поглощения энергии.
  • Мощное излучение заставляет материал нагреваться.
  • В месте соприкосновения луча лазера с металлом создается очень высокая температура, приводящая к расплавлению металлической поверхности.

Отличие в работе заводского и лазерного самодельного резака лежит в их мощности, а соответственно и в глубине врезания лазера в поверхность метала.

Так, заводские модели оборудуются высококлассными материалами, что обеспечивает достаточный показатель углубления. Самодельные же резаки способны врезаться всего на 1-3 см.

Видео по теме: Лазерный гравер своими руками

Источник: https://VtorExpo.ru/rezka-metalla/izgotovlenie-lazera-dlya-rezki-metalla.html

Статьи по теме

Современные технологии и технические приборы работу мастеров по ремонту, строителей и дизайнеров интерьеров делают намного удобнее и комфортнее.

Лазерную резку металла на сегодняшний день считают вполне обоснованно передовой технологией, которую используют для обработки металлов.

Ее применение позволяет получить неограниченные, невиданные раньше, возможности для изготовления изделий из металла разной конфигурации и дизайна.

Содержание:

Процедура лазерной резки

Лазерная резка металла – самая прогрессивная и перспективная методика, благодаря которой создаются высококачественные элементы, хотя и является относительно молодой технологией. Осуществляется процедура с помощью технически сфокусированных мощных лазеров, которые характеризуются высокой концентрацией луча и способны разрезать любые материалы – от дерева до металла.

На поверхности металла при этом формируются окислы, увеличивающие поглощение энергии и вызывающие температуру до точки плавления.

На месте контакта луч лазера создаёт высокую температуру, в результате чего металл плавится, а за границей области контакта только нагревается.

Одновременно подается активный газ, чаще всего кислород, что выдувает продукты горения и вызывает увеличение скорости резки. На видео лазерной резки видно, что, выдувая окислы и жидкий металл, кислород нагревает следующие слои.

Этот процесс происходит, пока металл не прорежется на всю глубину. Струя кислорода способна активно охлаждать металл возле линии разрезов.

Небольшая область термического воздействия обеспечивает возможности создания параллельных кромок на малых расстояниях — примерно до 0,2 миллиметра.

Зачастую, чтобы достичь необходимой точности операции резки, рабочий процесс управляется компьютером, за счет которого получится спрограмировать любое изделие.

В основном для лазерной резки листового металла используют аппараты на основе газовых и твердотельных лазеров. Лазерный срез металла выходит идеально ровным, без деформаций, которые присутствуют при механическом разрезе. К тому же технология лазерной резки позволяет добиться существенной точности работы, минимальных отходов и быстрого выполнения.

Преимущества лазерной резки

Благодаря своим достоинствам методика лазерной резки металла — самая востребованная на рынке. Именно эта процедура облегчила в значительной мере работу с твердосплавными материалами, которые очень сложны в обработке и часто приводят к ухудшению качества после обработки. Для лазерной резки больше всего подходят цветные металлы, сталь и сплавы алюминия.

Установка лазерной резки упрощает обработку утолщенных листов, материалов из толстых сплавов и деталей сложных форм деталей, а также вырезать отверстия в сверхтвердых материалах малого диаметра. Геометрия изделий ограничена исключительно фантазией конструкцией.

С другой стороной из-за специфики бесконтактной технологии лазерной резки металла можно резать хрупкие и тонкие материалы.
Для автоматизации функционирования системы необходимо только подготовить для компьютера файл.

Обратите внимание

Так как при этом не происходит механических воздействий на материал, металлические изделия не нуждаются в дальнейшей механической обработке.

Ещё одно достоинство лазерной резки металла — благодаря программной раскройке листового металла есть возможность уменьшения расходов на выпуск малой партии продукции, потому что отсутствует потребность изготовления литейных форм.

Простое управление рабочим инструментам позволяет вырезать контуры в объемных и плоских деталях.

Если сравнивать лазерную резку металла своими руками с плазменной, то на сегодня отдается предпочтение первому варианту, потому что лазерная резка металла обходится намного дешевле.

Использование лазерной резки

Процедура лазерной резки металла может применяться не только непосредственно для резки, но и для проведения гравировки разнообразных изделий. Лазерная резка также предназначена для мелкосерийного производства. Для этого принято использовать оборудование, которое характеризуется невысокой мощностью лазера и небольшими размерами.

Если стоит задача выпустить серию деталей, стоит работать с более мощной установкой — лазерной системой, которая в себя включают лазер, координатный стол и компьютер со специальным программным обеспечением для поддержания векторной графики.

На подобном оборудовании можно осуществить с минимальными погрешностями (0,001 миллиметра) достаточно сложные технологические процессы, к примеру, лазерную резку объемных деталей и резку по сложному контуру.

С использованием подобной технологии раскраивают материалы в листах — конструкционную и нержавеющую сталь, алюминий, дерево и даже пластик.

Работы проводятся за короткий промежуток времени с приемлемой ценой лазерной резки металла и безупречным качеством.

Лазерная резка позволяет изготовить детали, которые имеют сложные контуры, производить такие изделия, как разнообразные логотипы, вывески, сувениры и элементы декора.

Станок для лазерной резки

Оборудование для лазерной резки – достаточно стандартно. Станок состоит из рабочего стола и режущей головки лазера, что перемещается в его плоскости. Процесс перемещения лазерной головки обеспечивается высокоточными приводами по перпендикулярным направляющим для получения четкого контура детали.

Принцип работы станка

Аппарат лазерной резки металла оснащен режущей оптикой для проведения безоксидной резки металла. Оптическая система фокусировки способствует поддержанию заданного положения фокуса, что помогает в результате получить контур обработки более точным и четким. Управляют движением режущей головки посредством специальной компьютерной программы раскроя.

С помощью программы задают последовательность совершения текущих и последующих операций. Эта программа регулирует силу излучения зависимо от глубины резки и поэтому позволяет изготавливать самые сложные декоративные элементы и детали для разной техники. Чтобы автоматически раскроить листовой металл, необходимо наличие файла рисунка, который перенесён в компьютер режущей установки.

Для работы лазерного оборудования требуются незначительные затраты электрической энергии, а высокая скорость резания и отсутствие расходных компонентов создают условия для эффективного рабочего процесса.

Важно

Производительность станка можно повысить за счет увеличения мощности излучения, которая регулируется в процессе работы.

Стоимость лазерной резки металла с помощью специального станка зависит от толщины листа и длины линии реза.

Используются технологические принципы, которые базируются на устройстве газовых и волоконных лазеров, что способны работать в постоянном и импульсном режиме. Работа на станке осуществляется при помощи прожигания насквозь листового материала лучом лазера.

Из-за отсутствия прямого контакта изделия и режущей головки оборудование безопасно обрабатывает хрупкие изделия, твёрдосплавный материал, легко раскраивает тонколистовую сталь на высокой скорости, выгодно при выпуске продукции выпускается небольшими партиями. При лазерной резке металла цветного или черного отсутствуют физические деформации и микротрещины на поверхности готовых изделий.

Цены на станок лазерной резки нового поколения сильно отличаются и зависят от марки производителя и установленного дополнительного оборудования. Для монтажа данного комплекса нет потребности специально устраивать подготовку под фундамент, разместить станок можно в любом удобном месте, что обеспечит технологический доступ к нему.

Предназначение лазерного оборудования

Станки для лазерной резки классифицируются по рабочим параметрам — интенсивности излучения, типу материала заготовки, давлению и составу струи режущего газа.

Оборудование для лазерной резки металла подразделяется на такие виды резки: кислородное, кислородное с поддержкой лазером, испарительное, в инертном газе, термоскалывающее.

Выпускаются специализированные станки для лазерной резки труб, которые выступают пригодными для любых профилей, причем обработку можно производить непосредственно по всей длине заготовки.

Лазерные станки прекрасно зарекомендовали себя при резке стальных листов толщиной 0,2-25 миллиметров, нержавейки, толщина которой составляет 0,2-30 миллиметров, алюминиевых сплавов толщиной 0,2-20 миллиметров, латуни, толщина которой 0,2-12 миллиметров, меди толщиной 0,2-15 миллиметров. Для обработки разных материалов используются различные типы технологий и лазеров, фото лазерной резки металла можно посмотреть в сети.

Станок нашел широчайшее применение для изготовления деталей из металла, декоративных элементов интерьера, при работе с пластичными и мягкими металлами. Стоимость станка лазерной резки при правильной эксплуатации оправдывает себя и быстро окупается. Продукция, которая изготовлена при помощи оснащенных лазером станков, отличается экономической целесообразностью и высокой рентабельностью.

Таким образом, лазерная резка является передовой технологией в мире работы с металлом, которая с каждым днем набирает обороты. Данная методика позволяет существенно облегчить рабочий процесс. К тому же обработанный металл имеет качественный срез, на нем отсутствуют микротрещины и деформации.

Источник: http://strport.ru/elektrooborudovanie-svet-osveshchenie/lazernaya-rezka-metalla-svoimi-rukami

Резак по металлу: принцип работы, как изготовить своими руками, отличие от готовых моделей

Провести точный раскрой металла в домашних условиях очень проблематично. Для таких целей приходится задействовать сложное фрезеровальное оборудование, плазморезы, а также устройства, которые работают гидроабразивным методом.

Однако в последнее время многие научные разработки, казавшиеся чем-то фантастическим, стали появляться и в бытовой эксплуатации. При этом специалисты составили множество инструкций, позволяющий создать самодельный лазер для резки металла своими руками.

Лазерный резак для обработки металла

Приобрести промышленный вариант может не каждый, ведь такая покупка требует внушительных вложений.

Конечно же, если речь идёт о коммерческом использовании и хороших показателях ожидаемой прибыли, то этот вариант оправдан.

Если же площадь обработки не превышает диапазон 0,5 м на 1 м, можно обойтись моделью стоимостью до 100 тысяч рублей. Такая сумма вполне подойдёт для некрупной металлообрабатывающей организации.

Совет

Большинство промышленных изобретений практически не являются ручными, хотя в описании может упоминаться пункт «для ручной эксплуатации». Сам агрегат не переносной, а стационарный. Для подачи энергии от лазерного луча к режущей головке используйте оптоволоконный кабель. При этом оператору необходимо обеспечить полное соответствие правилам технической безопасности.

Не секрет, что даже маломощные лазеры способны нанести огромный ущерб как помещению, так и работающему специалисту, поэтому обращаться с такими технологиями нужно особенно ответственно и осторожно.

Перед тем как приступить к изготовлению лазерного резака по металлу своими руками, а затем перед началом его эксплуатации убедитесь, что ваши глаза надёжно защищены от любых опасных воздействий. От металлической заготовки может отражаться лазерный луч, который способен нанести разрушительный ущерб сетчатке глаза.

Читайте также:  Как наточить пилу самостоятельно без труда?

Принцип работы

Несмотря на внушительные размеры и высокую стоимость, принцип работы резаков такого типа остаётся очень простым и понятным даже для неопытных специалистов.

С помощью воздействия лазерного луча обеспечивается необходимая температура, которая вызывает расплавление заготовки, а при более продолжительном выдерживании — её испарение. В последнем случае технологию применяют для разрушительных целей, т. к.

шов получается с неровными краями, а пары металла осаждаются на элементах станка.

Намного эффективнее (и экономичнее) довести конструкцию до стадии расплавления, а затем приступить к выдуванию материала из зоны расплава. В результате шов получит тонкую, идеально ровную линию, а продукты расплава вместе с дымом быстро покинут рабочую зону.

Аналогичный принцип присутствует у всех промышленных моделей. Среди основных компонентов установки следует выделить такие:

  1. Источник лазерного излучения (Излучатель, или лазерная пушка). Кроме этого элемента, производитель оснащает установку и средством «доставки» луча в зону реза, а также правильную фокусировку до требуемых размеров. Из-за этого в комплекте присутствует специальный оптический элемент, а сама оптика представляет собой цельную конструкцию с пушкой или состоит из разнесенных компонентов, работающих в виде целостного комплекса. Если вы собираетесь сделать станок для резки металла своими руками — первым делом позаботьтесь о подходящем излучателе.
  2. Система подачи инертного газа (сжатого воздуха) в зону реза, чтобы выдувать расплавленный материал и охлаждать режущую головку.
  3. Система вентиляции нижней области резака, которая будет выполнять роль отвода дыма, продуктов горения и расплава.
  4. Координатный привод, который обеспечивает запрограммированную траекторию перемещения. Если вас интересуют исключительно прямолинейные разрезы, то не забудьте обустроить конструкцию несложным контроллером скорости перемещения. При использовании более сложных форм задействуется координатная система с ЧПУ.
  5. Рабочий стол, где надёжно фиксируется заготовка с минимальным риском смещения. Обрабатываемую пластину размещают на точечных опорах.
  6. Блок питания установки.
  7. Система координатного перемещения.

Источник: https://101sovet.guru/sovetyi-mastera/lazer-dlya-rezki-metalla

Технология лазерной резки железа: разновидности, оборудование для процесса, преимущества и недостатки

Среди большого количества технологий по обработке железа лазерная резка выделяется экономичностью и производительностью. Эта технология позволяет не только сверхточно производить изделия со сложным геометрическим контуром, но и обеспечивает высокую скорость изготовления этих изделий.

При применении лазерной резки вальцуемый металл подвергается влиянию эффектов отражения и поглощения излучения от лазера. Изменение габаритов и формы элементов при лазерной обработке достигается благодаря воздействию двух результатов излучения: плавления и испарения. Описание процесса заключается в следующем:

  • Лазерный луч оказывает воздействие на железо в определенной точке.
  • Сначала элементы оплавляются до оптимальной температуры, потом начинается процесс плавки металла.
  • В фазе плавления возникают углубления.
  • Влияние энергии излучения лазера приводит ко 2 фазе процесса — кипит и испаряется металлическое вещество.

Однако, последний механизм требует высоких энергозатрат и осуществим лишь для достаточно тонкого металла. Поэтому на практике резку выполняют плавлением.

При этом в целях существенного сокращения затрат энергии, повышения толщины обрабатываемого металла и скорости разрезания применяется вспомогательный газ, вдуваемый в зону реза для удаления продуктов разрушения металла.

Обычно в качестве вспомогательного газа используется кислород, воздух, инертный газ или азот. Такая резка называется газолазерной.

Разновидности лазерных приборов

Лазер состоит из элементов:

  • Особенного ключа энергии (системы накачки).
  • Рабочего объекта, обладающего возможностью вынужденного излучения.
  • Оптического резонатора (набор специализированных зеркал).

Принадлежность обработки к той или иной вариации определяется по методу применяемого лазера и его мощи. Сейчас имеется следующее классифицирование лазеров:

  1. Твердотельные (мощь не более 7 квт).
  2. Газовые (мощь до 22 квт).
  3. Газодинамические (мощь от 110 квт).

В производственных целях большей известностью пользуется обработка железа с твердотельным прибором. Светоизлучение может подаваться в импульсном или сплошном режиме. В качестве трудового тела применяется рубин, стекло с добавкой неодима или CaF2 (флюорит кальция). Главным достоинством твердотельных лазеров считается способность создания мощного импульса энергии за несколько секунд.

Газовые лазеры используются для обработки железа в технологических и научных целях. Активным катализатором выступает смесь газообразного азота, углекислого газа и гелия, элементы которых активизируются электрическим разрядом и дают лазерному лучу монохромность и направленность.

Огромной мощностью отличаются газодинамические устройства. Рабочее тело — углекислый газ. Сначала газ прогревается до самой высокой температуры, потом он пропускается через небольшой канал, где случается расширение и последующее охлаждение углекислого газа. В результате этой процедуры выделяется энергия, применяемая для лазерной обработки железа.

Газодинамические устройства можно применять для обработки железа с любой поверхностью. Благодаря небольшому расходу лучевой энергии, их можно разместить на расстояние от обрабатываемой части и при этом сберечь качество резки железа.

Оборудование

Лазерные устройства для резки железа состоят из элементов:

  • Специализированного излучателя (твердотельный или газовый прибор). Должен обладать нужными энергетическими и оптическими показателями.
  • Система формирования лучей и газа. Отвечает за подачу луча от цели излучения к детали, которая обрабатывается, и изменение показателей поступающего к точке рабочего газа.
  • Устройство передвижения (координации) как самого железа, так и воздействующего на него лазерного луча. А также включает в себя электроисполнительный механизм, привод и мотор.
  • АСУ (автоматизированная система управления). Регулирует лазерный луч и управляет координатным механизмом и системой транспортирования и формирования луча и газа. Снабжена разнообразными датчиками и подсистемами.

Современный прибор резки железа способен исполнять любые трудные задачи, даже художественную резку. Их изготовлением занимаются как российские фирмы («Технолазер»), так и иностранные предприятия (немецкая фирма «Trumpf»).

Лазерная резка тонкого железа

Промышленным изготовителям удобнее применять листы металла для нарезки, чем необработанные части большой толщины. При этом можно экономить электроэнергию и применять методы резки листового железа с большей мощностью.

Методы нарезки железа, лист которого подготовлен к обработке, — это кислородная нарезка (выжигание), резка группой газов (аргон, азот) и сжатым воздухом. Среди достоинств лазерной нарезки листового железа перед прочими видами обработки возможно выделить:

  • Большую точность отдачи и нарезки лазерного луча.
  • Возникает меньше пыли на плоскости детали.
  • Маленькая вероятность нанесения повреждений листу железа.
  • Понижение энергетических затрат.
  • Формирование объемных простых конструкций с высокий скоростью и наименьшей площадью отделываемого материала.

Благодаря своим плюсам и применению точного передового оборудования, резка железа используется для создания:

  • Частей машиностроительной техники.
  • Декоративных подставок, полок, стеллажей и оснащения для торговой промышленности.
  • Составляющих котлов, емкостей, дымоходов и печей.
  • Звеньев дверей и ворот, кованных ограждений.
  • Личного дизайна шкафов и корпусов.
  • Своеобразных вывесок, букв и трафаретов.

Использование резки имеет массу преимуществ перед иными видами отделки металла. Потому все больше предприятий употребляют в своем производстве именно лазерную обработку железа.

Инновационные лазерные комплексы

Всемирная станочная индустрия идет в ногу со временем и дает своим потребителям всевозможное электрооборудование для резки железа. Многокоординатные аппараты призваны сменять громкие и низко плодотворные механические резаки.

Энергия лазера зависит от специфичности производства и финансового обоснования избранного агрегата. Новейшее поколение прецессионных разделывающих станков с ЧПУ разрешают проводить отделку материалов с верностью до 0,005 мм.

Метраж обработки отдельных моделей лазерных установок достигает многих квадратных метров.

Огромным достоинством считается минимизирование человеческого фактора, содержащаяся в высокой автоматизации промышленного процесса. Геометрия компонентов задается в макропрограммный блок, исполняющий управление лазером и трудовым столом с болванкой. Системы настройки фокуса машинально выбирают приемлемое расстояние для действенного резания.

Специфические теплообменники регулируют температуру лазерного агрегата, выдавая оператору контрольные сведения настоящего состояния инструмента.

Лазерный механизм оснащается клапанными приспособлениями для подключения газобаллонного снабжения, чтобы снабдить подачу запасных газов в рабочую часть. Система дымоулавливания призвана улучшить расходы на вытяжную вытяжку, включая её прямо в момент обработки.

Зона обработки полностью экранируется предохранительным кожухом для защищенности обслуживающего персонала.

Резка листового железа на современном оборудовании преобразуется в легкий процесс задания числовых характеристик и получения на выходе готового компонента.

Продуктивность оборудования впрямую зависит от характеристик станочного комплекса и квалификации оператора, формирующего программный код.

Методика резки железа пропорционально вписывается в концепцию роботизированного изготовления, призванного полностью избавить человека от тяжелого труда.

Изготовители предлагают разные типы лазерных станков:

  1. Многоцелевые.
  2. Специальные.

Стоимость первых больше, но они дают возможность производить некоторое количество операций и выпускать детали более трудной формы. Немалое количество рыночных услуг дает возможность выбора для заинтересованных покупателей.

Профессионалы машиностроительных предприятий понимают возможности использования предоставленной технологии для изготовления точных деталей с превосходной шероховатостью. Область использования обширна: от обычного раскроя листового металлопроката до приобретения сложных кузовных деталей автомашин.

Видимые плюсы нарезки железа сводятся к нескольким аспектам:

  • Высокое качество отделанной поверхности.
  • Бережливость материала.
  • Умение работы с непрочными материалами и мелкими заготовками.
  • Вероятность получения компонентов сложной конфигурации.

Среди минусов:

  • Высокая цена оснащения.
  • И расходных материалов.

Нарезка железа и цветных металлов пользуется огромным рыночным спросом. Лазерные технологии интенсивно применяются в декоративном творчестве при создании дизайнерских украшений и уникальных сувениров.

Решение об использовании обработки должно приниматься с учетом расчета окупаемости оснащения и величине рабочих расходов.

Обратите внимание

В настоящее время подобные установки могут себе разрешить в основном большие предприятия с немаленьким производственным циклом.

С раскручиванием технологии будут уменьшаться стоимость станков и величина употребляемой энергии, поэтому в будущем лазерные агрегаты вытеснят своих конкурентов.

Преимущества и недостатки технологии

Нарезка железных изделий имеет множество значимых преимуществ по сравнению с иными способами резки. Из многочисленных достоинств настоящей технологии стоит в обязательном порядке отметить следующие:

  1. Интервал толщины изделий, которые можно успешно подвергать гравировке, довольно широкий: сталь — от 0,2 до 22 мм, медь и латунь — от 0,3 до 16 мм, сплавы на базе алюминия — от 0,3 до 22 мм, нержавеющая сталь — до 55 мм.
  2. При применении лазерных аппаратов исключается надобность механического контакта с обрабатываемой составной частью. Это позволяет производить, таким образом, резки просто деформирующиеся и хрупкие детали, не волнуясь за то, что они будут испорчены.
  3. Получить с помощью нарезки продукт требуемой конфигурации просто для этого довольно загрузить в блок регулирования лазерного агрегата чертеж, сделанный в специальной программе. Все остальное с наименьшей степенью погрешности (достоверность до 0,2 мм) осуществит оборудование, оснащенное компьютерной системой управления.
  4. Агрегаты для выполнения нарезки могут с большой скоростью обрабатывать нетолстые листы из стали, а также фабрикаты из твердых сплавов.

Лазерная обработка способна полностью заменить дорогостоящие научно-технические операции литья и штамповки, что уместно в тех случаях, когда нужно изготовить маленькие партии продукции.

Читайте также:  Что представляет собой циркулярка из дрели?

Можно существенно снизить первоначальную стоимость продукции, что достигается за счет более высокой скорости и выработки процесса обработки, снижения объема остатков, отсутствия потребности в последующей механической обработке.

Наряду с высокой мощностью, приборы для лазерной обработки имеют необыкновенную универсальность, что дает возможность вычислять с их помощью задачи любого уровня сложности. В то же время для лазерной обработки характерны и определенные недостатки.

Из-за высокой силы и значительного энергопотребления оснащения для лазерной резки, первоначальная стоимость изделий, изготовленных с его использованием, выше, чем при их производстве способом штамповки. Однако это можно причислить только к тем ситуациям, когда в себестоимость штампованного элемента не включена цена производства технологической оснастки.

Источник: https://tokar.guru/stanki-i-oborudovanie/dlya-raboty-s-metallom/tehnologiya-lazernoy-rezki-metalla.html

Лазерная резка металла – эффективная и высококачественная

Лазерный луч несложно сфокусировать на совсем небольшую поверхность изделия, сформировав на ней достаточно высокую плотность энергии, которой вполне хватает для разрушения материала. Для плавления изделий из металла, например, показатель плотности составляет 108  Ватт на квадратный сантиметр. Добиться такого эффекта позволяют следующие уникальные свойства лазерного луча:

  • монохроматичность: луч лазера, в отличие от обычного света, описывается постоянной частотой и длиной волны, что значительно упрощает его фокусировку на требуемой зоне при помощи несложной системы оптических линз;
  • направленность: возможность сконцентрировать луч на сравнительно малом участке (если сравнивать луч прожектора с лазерным, направленность последнего будет в несколько тысяч раз выше);
  • когерентность: мощность излучения увеличивается в разы за счет резонанса, обусловленного когерентными колебаниями множества волновых процессов, протекающих во времени полностью согласованно.

В зоне влияния луча происходит нагрев изделия до температуры плавления металла. Через некоторое время материал расплавляется еще больше, что приводит к перемещению фазы плавления вглубь металла. Если еще больше нагревать изделие лучом, температуру можно увеличивать до тех пор, пока не будет достигнута точка кипения металла, при которой фиксируется его испарение.

Указанные явления дают возможность выполнять резку металла лазером по двум схемам:

Методика испарения, как понятно из ее описания, возможна только при повышенных энергетических затратах, а это не всегда целесообразно с экономической точки зрения. Кроме того, толстый горячекатаный лист испарением разрезать достаточно сложно, метод подходит исключительно для обработки тонкой стали.

В связи с этим чаще всего резку лазерным лучом осуществляют плавлением. Причем для уменьшения энергозатрат, увеличения скорости процесса резки и толщины металла, поддающегося обработке, нередко в зону реза вдувают вспомогательный газовый состав (инертный газ, кислород, азот, воздух). При такой схеме резки речь идет уже о газолазерной технологии.

Вспомогательный газ, в частности кислород, выполняет сразу несколько функций:

  • помогает стали окислиться и уменьшить ее отражающую способность;
  • дает добавочную теплоту за счет того, что в кислородной струе металл горит более активно (лазерное излучение при этом становится эффективнее в несколько раз);
  • уносит посредством сдувания из зоны обработки продукты сгорания металла и его мелкие частицы, что повышает степень притока газа к области реакции горения.

Лазерный раскрой металлов характеризуется множеством преимуществ по сравнению с иными вариантами выполнения подобной операции:

  • допускается резка стальных листов небольшой толщины (от 0,2 до 1 мм) и более массивных изделий (до 20 мм), меди и латуни (0,2–15 мм), сплавов на основе алюминия (0,2–20 мм), листов нержавейки (толщиной до 50 мм), из которых делают нержавеющие трубы;
  • установка резки лазером не имеет механического контакта с материалом, что дает возможность высокоэффективно обрабатывать легко деформирующиеся и очень хрупкие поверхности;
  • чтобы раскроить изделие, нужно лишь создать в чертежной программе файл рисунка, а затем отправить его на блок управления лазерного оборудования, все остальное сделает компьютер лазерной установки, гарантирующий минимальные погрешности обработки (точность – до 0,1 мм);
  • возможность резки тонких стальных листов на большой скорости, а также изделий из твердых сплавов;
  • не нужно подготавливать формы для литья металлов либо дорогие пресс-формы при изготовлении малых партий продукции;
  • высокая скорость реза и производительность, грамотный расход обрабатываемого материала, минимум отходов после операции – все это ведет к снижению ее себестоимости (механическая обработка после применения лазерного луча для раскроя листов также не требуется).

Кроме того, лазерные станки отличаются великолепной универсальностью. Благодаря этому на них можно производить практически любые детали, какую бы сложность они не имели.

К недостаткам резки металла с применением лазера можно отнести лишь несколько фактов:

  • по стоимости одной детали резка лазером более дорогостоящая, нежели штамповка, но только при условии, что в себестоимость последней не включены затраты на подготовку штампа;
  • толщина обрабатываемого металла ограничена.

В настоящее время видов лазерных установок, обладающих достаточными показателями мощности для работы с металлическими листами и изделиями, имеется немало. Их принято делить на три типа:

  1. Газовые. Могут быть с поперечной либо с продольной прокачкой смеси газов (чистых газов – гелий, азот, углекислый газ), применяемых в качестве рабочего тела. Принцип работы данных лазеров такой: газовая композиция через специальную трубку прокачивается под действием насоса, а электроразряд для ее накачки обеспечивают атомы газа, находящиеся в энергетически активном состоянии. Достаточно мощными и при этом компактными лазерами являются углекислотные щелевидные установки. Они признаются самыми простыми и эффективными в работе.
  2. Твердотельные. В их конструкции обязательно имеется лампа накачки, без которой на рабочее тело невозможно будет передать требуемое излучение. Рабочим телом при этом выступает стержень (в промышленном оборудовании его обычно делают из высокочистого искусственного рубина, легированного неодимом иттриевого граната или из специального неодимового стекла). Как правило, твердотельные станки функционируют в импульсном режиме, но при необходимости их можно настроить и на непрерывную работу.
  3. Газодинамические. Похожи на газовые установки (по сути, являются их разновидностью), но в них газ требуется нагревать до 2–3 тысяч градусов, после чего пропускать через специальное сопло на сверхзвуковой скорости, а затем охлаждать. Весь процесс из-за множества операций получается дорогостоящим и сложным, поэтому газодинамическое оборудование используется крайне редко.

В конструкции любого станка для резки лазером предусмотрено наличие:

  • комплекса образования и передачи газа и излучения (в его составе – сопло, механизм подачи газа, поворотные зеркала, юстировочный лазер, система фокусировки, оптический затвор, механизм стабилизации зазора и фокальной поверхности и другие элементы);
  • излучателя с зеркалами резонатора, активной средой, элементами комплекса накачки и устройством модуляции, если таковое необходимо для работы установки;
  • автоматической системы управления с рядом подсистем, которые управляют и контролируют все параметры станка;
  • координатного устройства, необходимого для перемещения в пространстве детали и луча лазера.

Источник: http://tutmet.ru/lazernaja-rezka-metalla-stanok-ustanovka-oborudovanie.html

Лазерная резка металла, лазерный раскрой листового металла — особенности метода, станки | Клуб Частных Инвесторов

Содержание:

Основная область применения лазерной резки металла – фигурный раскрой листового металлопроката. Производится она лазерами высокой мощности, которыми, как правило, управляет компьютер. Для лазерной резки используют оборудование на основе волоконных, твердотельных и CO2-лазеров.

При помощи лазера можно резать любые металлы вне зависимости от их теплопроводящих свойств. Высокая концентрация энергии, которую обеспечивает лазерный луч, приводит к тому, что металл в месте разреза плавится, возгорается и выдувается струёй газа или испаряется.

Зона термического воздействия при этом минимальна, как минимальна и деформация полученной детали, что позволяет использовать лазерную резку в производстве деталей из нежёстких металлов.

К преимуществам лазерной резки металлов можно также отнести:

  1. отсутствие механического воздействия на материал, что позволяет выполнять резку хрупких и легкодеформируемых материалов;
  2. возможность резки твёрдых сплавов;
  3. высочайшая точность реза и идеальные края кромки, без наплывов, заусениц и каких-либо других дефектов;
  4. отсутствие необходимости в последующей обработке полученных деталей;
  5. возможность производить резку деталей любой, даже смой сложной, формы;
  6. лёгкость управления оборудованием: достаточно лишь подготовить рисунок детали в любой чертёжной программе и перенести его на компьютер лазерной установки;
  7. высокая производительность;
  8. высокая экономичность, достигаемая за счёт того, что детали на листе можно расположить максимально компактно.
  9. возможность высокоскоростной резки тонколистового проката;
  10. экономическая эффективность в случае изготовления небольших партий изделий, для которых нецелесообразно изготавливать формы для литья или прессования.

Недостатками данной методики являются:

  1. относительно высокая стоимость этого способа, которая, однако, постепенно но неуклонно снижается;
  2. ограничения в толщине разрезаемого металла (до 20 мм);
  3. низкая эффективность в отношении металлов и сплавов, имеющих высокие отражающие способности (к примеру, нержавеющая сталь, алюминий).

Оборудование для лазерной резки металла

ЧПУ на станках дают возможность делать лазерный раскрой листового металла с высокой точностью.

Лазером возможна резка металла до 4 мм, металл толщиной до 2 мм режется импульсивно. Торцевая сторона реза гладкая, практически без облоя. 3-4 миллиметровая сталь режется в расплавленном состоянии. Рез получается шероховатый с трудноудаляемым облоем.

Для лазерной резки металла может использоваться следующее оборудование:

  • Оборудование для лазерной резки металла ARAMIS.;
  • Лазерные станки от Durmazlar;
  • Лазерная машина 2D/3D СО2 Space GEAR MarkII компании MAZAK
  • Установки с ЧПУ для лазерной резки и сварке Laserdyne от ПРИМА НОРС

Средняя цена на лазерное оборудование 350 000 руб.

Лазерная резка металла широко используется в машиностроительной и металлообрабатывающей отрасли. Преимуществом резки, сварки или гравировки металла с помощью лазерного оборудования, является высочайшая точность и рекордно быстрый срок обработки металлической поверхности.

Процесс резки металла в производственных условиях

В промышленных условиях для разреза или гравировки металла применяют лазеры двух видов: твердотельные и газовые. Твердотельное лазерное оборудование более простое по конструкции, однако, и менее мощное в отличие от газовых лазеров. В среднем мощность твердотельного лазера составляет от 1 до 6 кВт. Длина волны потока частиц – 1 мкм, при этом излучение может быть импульсным или постоянным.

Сердцем твердотельного лазера является стержень из неодимового стекла, рубина, или алюмо-иттриевого граната – сложного оксида с кубической ячейкой вещества.

Важно

Данный стержень непрерывно получает накачку от специальной лампы, при этом по периметру стержня расположены зеркала и призмы, фокусирующие лазерный луч.

Управление всем агрегатом, в частности, подвижными элементами, и регулировка когерентности светового потока осуществляет автоматически с применение специальных компьютерных программ.

В конструкции газовых лазеров, вместо твердого стержня активного вещества, применяется специальная газоразрядная трубка, в которую производится закачка азота, углекислого газа и гелия.

При этом в трубке непрерывно производится возбуждение смеси газом высокой частоты электрическими импульсами.

Такая конструкция устройства позволяет при небольших габаритах оборудования достигать мощности свыше 20 кВт, что необходимо для обработки сверхпрочных сплавов металла.

Отзывы об оборудовании и лазерной резке металла

Источник: https://kudavlozitdengi.adne.info/lazernaya-rezka-metalla/

Ссылка на основную публикацию