Со времен открытия лазера ничего не изменилось, и основой технологии лазерных установок является луч, который можно сфокусировать на поверхности материала в диаметром порядка десятой доли миллиметра. Если при этом луч обладает достаточной мощностью, происходят процессы расплавления, испарения, изменения структуры и разрушения материала. Для превращения лазерного луча в станок резки металла необходимо на расстоянии нескольких сантиметров от поверхности обрабатываемого материала поставить фокусирующую линзу. Если при этом материал движется относительно луча, получается простейший станок лазерной резки металла. В реальных станках обычно перемещается лазерный резак над неподвижным материалом.
Сфокусированное лазерное излучение, обеспечивая высокую концентрацию энергии, позволяет разрезать практически любые металлы независимо от их теплофизических свойств. При этом можно получить узкие резы с минимальной зоной термического влияния. Преимуществом лазерной резки является отсутствие механического воздействия на обрабатываемый материал: в материале возникают минимальные деформации, как временные в процессе резки, так и остаточные после полного остывания.
Вследствие этого, лазерную резку даже легкодеформируемых и нежестких заготовок и деталей, можно осуществлять с высокой степенью точности. Благодаря большой мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса в сочетании с высоким качеством поверхностей реза. Относительно несложное управление лазерным излучением позволяет осуществлять лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных деталей и заготовок с высокой степенью автоматизации процесса.
Для целей лазерной резки материалов, лазерные установки подразделяются на четыре основных типа:
| Тип лазерной установки | Порядок стоимости комплекта |
| 1. Твердотельные импульсно-периодические лазеры с ламповой накачкой с выходной мощностью 50 - 1000 Вт для обработки, в основном, металлов | От $30 000 |
| 2. Твердотельные лазеры с диодной накачкой DPSS | От $80 000 |
| 3. Газовые непрерывные лазеры СО2 (инфракрасный) с выходной мощностью до 400 Вт для обработки неметаллических материалов (полимеры, дерево, резина) | От $60 000 |
| 4. Газовые непрерывные лазеры СО2 с выходной мощностью 0,7 до 6 кВт для обработки неметаллических материалов, черных металлов, легированных сталей, а также некоторых видов сплавов | От $90 000 |
| 5. Оптоволоконные лазеры от 0,4 до 15 кВт | От $140 000 |
Промышленное применение лазерной резки с каждым годом увеличивается, но этот процесс не может полностью заменить традиционные способы разделения металлов. В связи с этим процесс лазерной резки становится эффективным только при условии обоснованного и разумного выбора области применения, когда использование традиционных способов трудоемко или вообще невозможно.
Спецификации изготовителя: чтение между строк
Изготовители установок лазерной и плазменной резки часто публикуют показатели производимого оборудования в рекламных целях, для конкурентного сравнения своего оборудования с предлагаемыми на рынке аналогами.
В большинстве случаев определить значения указанных параметров можно либо по фактическим измерениям в процессе эксплуатации, либо теоретически при условии оптимальной работы систем движения и генерации излучения. Соответствие заявленных параметров фактическим зависит, зачастую, от честности изготовителя.
Оценочные параметры, как правило, уникальны для отдельного изготовителя или установки. Они характеризуют следующие свойства и особенности оборудования:
Функциональные параметры и характеристики движения:
- скорость резки (в метрах (миллиметрах, дюймах и т.п.) в минуту (секунду));
- скорости и регулировка подач;
- скорость угловых и быстрых перемещений;
- ускорения;
- средние контурные скорости.
Характеристики установки:
- количество режущих головок;
- длина волны лазерного излучения; тип лазерного излучателя;
- средняя мощность лазерного излучения; энергия лазерного импульса; качество и шероховатость реза;
- механическая точность;
- удобство обслуживания и т.п.
Но насколько полезна эта информация при выборе установки раскроя?
Несмотря на все различия установок, с которыми Вы можете столкнуться, единственным параметром, который может быть критерием оценки, является итоговая производительность станка - сколько деталей, удовлетворяющих требованиям качества и точности, установка может произвести за час: бесперебойно, час за часом и смену за сменой. В конечном счете, единственным истинным параметром, значению которого можно доверять, является работа машины с Вашими материалами и типовыми деталями.
Чтобы достоверно определить производительность, попросите производителя продемонстрировать потенциал предлагаемых установок. Сколько деталей может быть изготовлено за единицу времени? Убедитесь, что изготовленные детали приемлемы для Вас по точности, геометрии, качеству среза и т.д.
Дополнительно стоит располагать следующими сведениями:
- Какова необходимая квалификация рабочего и обслуживающего персонала?
- Действительно ли программное обеспечение является легким, удобным и функциональным в использовании для предполагаемого производства?
- Время наработки станка на отказ
- Периодичность тех.обслуживания и среднее время обслуживания
- Как быстро оператор/наладчик сможет выполнить настройку станка
- Средняя стоимость и срок поставки расходных материалов
При всех известных данных Вы легко сможете посчитать себестоимость работы установки и себестоимость изготавливаемой продукции.
Итог
Ясно одно - одна только скорость резки в точности не характеризует работу установки. Есть много факторов, которые влияют на конечный результат, и оценка машины, основанная на соответствии Вашим требованиям, всегда является лучшим способом сделать правильный выбор.
Компания "ЮНИМАШ" предлагает решения "под ключ", проработанные с пониманием производственных задач.
Для лазерной резки наша компания предлагает недорогие технологические установки собственной разработки на основе твердотельных ND:YAG лазеров мощностью до 1000 Вт, работающих как в квазинепрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах излучения.
Выбор мощности лазера
У твердотельного лампового лазера мощностью порядка 500 Вт есть два преимущества, которых нет у лазеров меньшей мощности. Лазером 500 Вт можно резать алюминий и латунь, что невозможно делать лазером меньшей мощности -из-за высокой отражательной способности этих материалов. Также можно выполнять "чистую резку" металла - резку с азтом под высоким давлением для получения чистой, без окалины, кромки.
Если ваши потребности в производстве продукции и производственные задачи высоки, Вы будете свободнее достигать их с лазером высокой мощности (250 Вт или 500 Вт). Если Вы будете резать металл как сказано выше, Вам потребуется лазер 500 Вт. Если Вам нужно просто станок для резки совершенных деталей, но не нужна высокая производительность, Вам вполне подойдет лазер 100 Вт.
Чтобы помочь Вам определить оптимальную мощность лазера, решите для себя следующие вопросы:
- Насколько высока требуемая производительность?
- Каковы цели производства?
- Требуется ли резка металла, и, если да, нужна ли идеальная кромка с минимальной шероховатостью?
- Требуется ли резка алюминия, латуни или нержавеющей стали?
- Как бюджет влияет на выполнение указанных критериев, если такое влияние есть?
Сравните ответы с информацией в приведенной ниже таблице, чтобы найти подходящее для Вас решение:
| Цели | Мощность лазера Рекомендации и доводы |
| 90% сталь до 2мм 5% сталь до 3мм 5% цветные металлы Гравировка Упрочнение |
Средняя мощность около 200-250 ватт
С более толстыми материалами (до 3 мм) лазер низкой мощности быстро достигает предела мощности, что приводит к низкой скорости резки. Медленный процесс резки может привести к излишнему нагреву обрабатываемой детали. Это может привести к небольшим повреждениям в зонах термического влияния.
Увеличение температуры реакции, достигаемое при использовании кислорода, позволяет проводить резку более тонких металлов на высокой скорости даже лазером средней мощностью 200-250 Вт. Если металл толще 2 мм, лучше использовать лазер более высокой мощности.
В данном случае выбор более мощного лазера значительно увеличит скорость резки, чистоту резки и производительность.
Лазер 250 Вт наиболее гибкое средство для обработки листа, в основном, до 2мм.
|
| 80% сталь до 3мм 10% сталь до 4мм 5% сталь до 5 мм 5% цветные металлы Гравировка Упрочнение |
Средняя мощность от 400 ватт
При резке алюминия или латуни требуется оборудование средней мощностью 500 Вт (и пиковой мощностью 1500 Вт). Это является следствием отражательной способности данных материалов. Если требуется "чистая резка" нержавеющей стали, можно применять азот под высоким давлением в качестве вспомогательного, а также необходима средняя мощность лазерного излучения порядка 400-500 Вт.
Для резки нержавеющей стали, холоднокатанной стали, пружинной и инструментальной стали, в качестве вспомогательного газа также может использоваться кислород.
Как указано выше, лазер мощностью 500 Вт обеспечивает хорошую скорость резки для всех материалов указанной толщины и наименьшую опасность возникновения повреждений в зонах термического влияния.
|
