Уважаемые посетители! У нас, по достаточно низким договорным ценам, вы можете заказать любые плоские изделия небольшого (до 1 метра) размера, такие как уголки, шайбы, крепления, и т.д. Для того, чтобы связаться с нами, шлите свои заявки на наш почтовый ящик: mr.forest@bk.ru

Вся процедура изготовления Вашей детали и её получения происходит следующим образом:

1) Вы описываете ваш заказ на деталь на почтовый ящик mr.forest@bk.ru , если нужно, прикрепляете к письму чертёж детали.

2) Вам приходит ответное письмо с ценой на изделие и сроки выполнения заказа.

3) Вам приходит письмо с фотографией готовой детали.

4) Если к детали нет претензий, мы высылаем готовое изделие почтой.

Внимание, в данный момент доступны следующие толщины и материалы:

Сталь: 1мм, 1,5мм, 2мм, 2,5мм, 3мм.

Нержавеющая сталь: 2 мм.

Основные параметры лазерной резки:

1. Параметры лазера:

- мощность лазера;

- распределение интенсивности излучения;

- диаметр луча.

2. Параметры процесса:

- скорость резки;

- вид газа и его давление;

- положение фокуса.

- расстояние между срезом сопла и поверхностью заготовки.

3. Параметры заготовки:

- материал;

- толщина;

- поверхность заготовки.

4. Машинные параметры:

- регулировка отверстия сопла относительно оси лазерного излучения;

- отверстие сопла.

2.1. Параметры лазера.

Мощность лазера должна соответствовать виду материала и толщине заготовки. Так, резка конструкционных сталей толщиной до 6 мм. Осуществляется, как правило, на мощности до 1000Вт, более 6 мм. – свыше 1000Вт.

Распределение интенсивности излучения и диаметр луча должны соответствовать паспортным данным лазера. Контроль распределения интенсивности излучения осуществляется путем получения глубокого отпечатка (примерно 15-20мм.) на оргстекле, диаметр луча контролируется по отпечатку на поверхности оргстекла.

2.2. Параметры процесса.

Скорость резки должна соответствовать виду материала и толщине заготовки. Как слишком высокая, так и слишком низкая скорость резки может привести к самым неудовлетворительным результатам, таким как образование грата, непроплавление и др.

Максимальные скорости резки

Вид газа. Вид материала и требования к результатам резки определяют вид применяемого газа. Так, например, такой горючий материал, как древесина, не должен подвергаться резке с использованием кислорода. Для металлических заготовок, разделенные кромки которых не должны быть окислены, также не должен применяться кислород.

При лазерной кислородной резке металлических материалов качество применяемого кислорода имеет решающее значение для результатов резки. Наличие в кислороде воды или азота ведет к образованию грата. В связи с этим необходимо использовать кислород с чистотой не ниже 99,95%.

При резке с высоким давлением ассистирующего газа (азота) нержавеющих сталей, большое значение имеет качество азота. Примесь кислорода в нем ведет к образованию тонкого оксидного слоя, опознаваемого по пожелтению кромок реза. В этом случае рекомендуется чистота азота не ниже 99,8%.

Давление газа. Давление газа должно быть согласовано с толщиной материала заготовки. При этом необходимо учитывать, что давление газа при кислородной резке играет более важную роль, чем при резке с азотом.

При кислородной резке тонкие металлические материалы разделяются при большом давлении газа, чем толстые заготовки. Это необходимо для того , чтобы при более высоких скоростях резания благодаря повышенному подводу газа скомпенсировать недостаток кислорода. Например, давление кислорода при резке конструкционных сталей толщиной до 2,5мм составляет до 3,5атм, 2,5-4мм – до 2атм, 4-6мм – до 1,2атм, 6-10мм – 0,6-0,8атм.

И наоборот, при резке высокого давления (резка плавлением) толстые заготовки разделяются с большим давлением газа, чтобы вязкие расплавы удалить из прорези, образуемой при резке.

Основное правило : при кислородной резке давление газа уменьшается с увеличением толщины материала, при резке с азотом оно ведет себя противоположным образом.

Положение фокуса. Точное знание положения фокуса является важной предпосылкой для хороших результатов резки.

Следует придерживаться следующих правил:

А) кислородная резка конструкционных сталей:

- при толщине листа до 6мм наиболее выгодным является положение фокуса на поверхности листа;

- при толщине листа 8мм и более положение фокуса устанавливается над поверхностью листа.

Б) резка высокого давления (более 6атм) (нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы) – положение фокуса переносится в лист.

Расстояние между срезом сопла и поверхностью заготовки.

В общем случае следует обеспечивать минимальный зазор между срезом сопла и обрабатываемым материалом. Чем меньше зазор, тем выше концентрация режущего газа в полости реза, обычно при резке устанавливаются зазоры в пределах 0,5-1,5мм.

1. 1.      Обзор технологических процессов.

Термическая резка при помощи лазерного луча может быть разделена на три различных процесса:

1 – Сублимационная резка

2 – Резка плавлением

3 – Газовая (кислородная) резка

                        Лазерная сублимационная резка

Определение: При сублимационной резке материал под воздействием лазерного луча испаряется в зоне образующийся при резке прорези. В качестве газов для резки используются инертные или химически пассивные газы, например, азот (N2), гелий (He), или аргон (Ar).

Применение: Данный процесс резки применяется как для разделения металлов, так и для таких материалов, которые плавятся незначительно или вообще не имеют расплавленного состояния. Такими материалами являются, например, древесина, бумага, керамика, и пластмассы.

Особенности лазерной сублимационной резки:

1 – Благодаря тому, что практически не происходит плавления материала, образуются гладкие кромки реза.

2 – Зона теплового воздействия в краевой части кромки реза, а также общая тепловая нагрузка на заготовку сводится к минимуму.

3 – Не происходит окисления кромки реза.

4 – Для сублимационной резки необходима высокая плотность мощности лазерного излучения (более 10⁷ Вт/см²).

5 – В связи с высокой удельной теплотой испарения металлов возможны лишь относительно невысокие скорости резания.

                        Лазерная  резка плавлением.

Определение: При резке плавлением материал под воздействием лазерного луча переходит в расплавленное состояние, а затем этот расплав удаляется струей газа. Для этого используются инертные газы, например, азот (N2) или аргон (Ar). Азот нашел наибольшее применение.

Применение: Типичным для данного процесса резки является разделение высоколегированных сталей и цветных металлов.

Особенности лазерной резки плавлением:

1 – По сравнению с сублимационной резкой возможны более высокие скорости резания, т.к. материал в прорези не должен испарятся. Однако, по сравнению с газовой резкой достигаются меньшие скорости резания.

2 – В зависимости от вида применяемого газа может быть предотвращено (например, при резке металлов) окисление кромок реза.

Резка высокого давления.

Определение: Резка высокого давления представляет собой резку плавлением, при которой газ для резки подводится под давлением свыше 6 атм. Высокое давление газа вызывает более высокую скорость удаления расплава из прорези, образующейся при резке.

Этим эффективно предотвращается образование заусенцев, а также прилипание шлаков к кромкам реза. Т.к. в качестве газа для резки используется азот, то кромки реза не окисляются.

Применение: Резка высокого давления подходит для обработки нержавеющих сталей и сплавов алюминия.

Особенности резки высокого давления:

1 – Не окисляется кромка реза

2 – Высокий расход газа

3 – Более низкие скорости резания, чем при кислородной резке

4 – Зависящие от толщины листа положение фокуса.

                        Лазерная газовая (кислородная) резка

Определение: Аналогично резке плавлением при кислородной резке заготовка нагревается в зоне образующийся прорези, а материал, перешедший в расплавленное состояние, удаляется при помощи газовой струи. В качестве газа используется кислород. В связи с экзотермической реакцией кислорода с расплавленным и частично испарившимся металлом осуществляется увеличенный в несколько раз подвод энергии к зоне взаимодействия лазерного луча и заготовки, чем обеспечивается выгорание металла и увеличение производительности процесса.

Применение: Лазерная газовая резка применяется исключительно для разделения металлов.

Особенности лазерной газовой резки:

1 – При лазерной газовой резке возможно разделение листов с большей толщиной, чем при резке плавлением или сублимационной резке.

2 – Скорости резания в 2-3 раза превышают скорости резания при резке плавлением. Таким образом, газовая резка обеспечивает самую большую скорость резания из всех рассматриваемых процессов лазерной резки.

3 – В связи с применением кислорода в качестве газа для резки, кромки реза покрываются оксидным слоем.

4 – В металлообработке процесс лазерной кислородной резки нашел наибольшее применение.

АЗОТ

Азот используют в процессе лазерной резки тогда, когда окисление разрезаемого металла нежелательно. Например, если нержавеющую сталь разрезать лазером с подачей кислорода, ее сопротивляемость коррозии значительно понизится (кстати отметим, что для резки нержавеющей стали пригоден только очень чистый азот - даже самые малые количества кислорода приводят к потере свойств нержавейки - это можно сразу определить по любой, даже самой небольшой, потере цвета металла на срезах). Алюминиевые детали, вырезанные лазером в кислороде, имеют неровные, испорченные множеством заусениц срезы. Низкосплавные стали, подлежащие последующей окраске, тоже нельзя резать в кислороде, т.к. краска будет держаться на срезах значительно хуже. При лазерной резке в азоте, отсутствует не только окисление металла, но и связанные с ним мощные экзотермические реакции, в случае кислорода намного увеличивающие температуру резки - при резке в азоте, металл только плавится, но не горит и, тем более, не испаряется. Из-за более низкой температуры, при прочих равных, уменьшается и скорость резки. Давление газа и его потребление при азотной резке лазером выше, чем при использовании кислорода; также, что в данном случае очевидно, с увеличением толщины разрезаемого листа увеличивается и требующееся для выдувания расплавленного металла давление азота. Еще одной особенностью резки лазером с применением азота является то, что фокус лазерного луча должен обычно находиться ближе к противоположной от источника стороне листа.

КИСЛОРОД

Если при резке лазером с азотом металл подвергается воздействию только самого лазерного луча и просто плавится, то кислород, попадая на нагретую лазерным лучом поверхность металла, вступает с ним в реакцию окисления, сопровождающуюся выделением тепла. Это тепло увеличивает общую температуру резки, в результате чего, во-первых, увеличивается скорость резки, во-вторых, увеличивается возможная толщина разрезаемого листа, а в-третьих, при некоторых условиях, может произойти и частичное испарение (сублимация) металла. Кислород обычно используется для резки низко- и среднесплавных сортов стали, кроме деталей, подлежащих последующей окраске по срезам. Фокусное расстояние лазера при резке с кислородом меньше, и фокус луча должен обычно находиться на верхней стороне поверхности стали. Интересно, что при использовании кислорода, в противоположность азоту, при увеличении толщины металла давление кислорода следует не увеличить, а уменьшить, для предотвращения слишком сильных экзотермических реакций, могущих выйти из-под контроля и испортить разрез и всю заготовку. Как правило, при толщине стали свыше 12 мм достаточно давления кислорода не более 1 бара. В то же время, в столь низком давлении кроется и потенциально возможное неприятное последствие: даже небольшие вариации давления в этом случае могут оказать заметное влияние на равномерность разреза - для предотвращения этих нежелательных вариаций, следует использовать надежные редукторы-регуляторы давления. Примеси в кислороде, в том числе и остаточный, недоудаленный из воздуха азот, замедляют окисление и, соответственно, скорость резки. Наоборот, чем выше чистота кислорода, тем выше скорость резки лазером.

В зависимости материалов, подвергающихся обработке, а также возможностями оборудования, лазерная резка может использоваться в различных режимах работы.

1) Расплавной режим. Материал локально нагревается посредством лазерного излучения до температуры плавления. Выдувается расплав при помощи струи инертного газа под высоким давлением. В качестве инертного газа часто используется азот.

При этом режиме лазерной резки торцевая поверхность реза получается высокого качества («полированный рез»), на его нижней кромке нет облоя. К тому же, обеспечивается высокая точность обработки и небольшая зона воздействия высоких температур.

Но стоит учитывать, что при использовании расплавного режима лазерной резки необходимо высокое качество излучения и мощность лазера, а также очень высокое давление газа.

Обычно данный режим применяется для лазерной резки нержавеющей стали (толщина материала 3-6 мм) и обычной стали (толщина – 3-4 мм).

2) Кислородная резка стали. Во время кислородной резки металл разогревают до такой температуры, при которой он будет воспламеняться в кислородной среде, при помощи лазерного излучения. Лазерная резка осуществляется за счёт того, что металл горит в кислороде только на тех участках, которые разогреты лазером. От лазерного луча зависит конечное качество торцевой поверхности, а также ширина реза. При использовании режима кислородной резки основную опасность может представлять переход к неуправляемому автогенному режиму. В данном случае металл достигает температуры горения даже вне пределов лазерного луча. Ширина и шероховатость реза становятся намного выше. В результате могут появиться нежелательные проблемы во время лазерной резки отверстий с малым диаметром, а также острых углов.

При кислородной лазерной резки срез металла получается высокого качества («полированный рез»), без облоя на нижней кромке среза. Как и при расплавном режиме достигается высокая точность обработки и малая зона температурного воздействия. Диапазон толщин, применяемых для кислородной резки 3-10 мм. Для того чтобы сделать отверстие в стали толщиной 5-10 мм уходит от 0,5 до 10 с.

3) Микроплазменный режим. Применяется при лазерной резке сплавов алюминия и меди. Реализуется только тогда, когда давления газа не хватает для выдувания из зоны реза плазмообразующих паров (наиболее распространены пары цинка, магния и других металлов, которые легко ионизируются). В микроплазменном режиме в зоне реза, образуется плазма, при помощи которой материал разогревается до температуры плавления.

Применяется чаще всего для резки алюминия (толщина материала – 2-5 мм) и резки латуни (толщина – 2-6 мм).

4) Импульсный режим. При использовании импульсного режима лазерной резки зона теплового воздействия по сравнению с непрерывными режимами уменьшается. Поэтому импульсный режим применяется для лазерной резки тонких материалов. К тому же при работе с высокоотражающими материалами, требуется меньшая мощность для достижения пороговой интенсивности (по сравнению с непрерывными режимами).

Применяется в основном для резки нержавеющие стали толщиной до 3 мм, обычной стали (толщина – до 2 мм), алюминия и латуни (толщина – до 1 мм).

Газовые лазеры (лазер СО2)

Они незаменимы при лазерной резке, когда необходимы монохроматичность и высокая направленность, получаемые за счёт оптической однородности среды газа. Гелио-неоновый лазер получил наиболее широкое распространение в оборудовании для лазерной резки непрерывного действия. Он представляет собой газоразрядную трубку, которая заключена в оптический резонатор и заполнена смесью Ne и He.

Огромным достоинством газовых лазеров является то, что они могут работать в непрерывном режиме. На сегодняшний день возможно существенно увеличить мощность оборудования для лазерной резки за счёт более высокого давления газа и использования новых методов возбуждения. С использованием газового лазера появилась возможность дальнейшего освоения инфракрасного, рентгеновского и ультрафиолетового диапазона излучений.

Полупроводниковые лазеры

Имеют КПД практически 100% по преобразованию электрической энергии в когерентное излучение. Эффективность в данном случае достигает 30-50%. Среди достоинств такого оборудования для лазерной резки значится не только способность работать в непрерывном режиме, но и простота конструкции, низкая инерционность, возможность менять длину волны, большое число полупроводников (перекрывают длины волн от 0,32 до 32 мкм). Недостатками полупроводникового оборудования для лазерной резки являются низкая направленность излучения (из-за малых размеров) и недостаточная монохромность (из-за весьма широкого спектра спонтанного излучения).

Полупроводниковые лазеры в лазерной резке применяются, когда не нужны высокая направленность и когерентность, зато важен высокий КПД и малые размеры. Также в полупроводниковых лазерах есть возможность управления световым пучком.

Жидкостный лазер

Активное вещество – жидкость. Есть возможность осуществлять в целях охлаждения циркуляцию. За счёт этого в непрерывном и импульсном режиме работы лазера можно получить большую мощность и энергию излучения. Жидкостные лазеры, работающие на неорганических жидкостях, способны генерировать излучение с узким спектром частот.

Жидкостные лазеры, работающие на растворах органических красителей, могут работать в широком диапазоне с непрерывной перестройкой длины волны. В качестве источника накачки здесь чаще всего применяют твердотельный лазер.

Твердотельные лазеры

Могут быть как импульсного, так и непрерывного действия. Среди импульсных наиболее часто применяем лазер на неодимовом стекле и рубине. Вторые по сравнению с первыми имеют большую мощность и возможность осуществить генерацию импульсов с высокой частотой повторений. Спектр генерации твердотельных лазеров достаточно широк из-за осуществления многомодового режима. Но получить одномодовую генерацию возможно за счёт уменьшения мощности посредством введения селектирующих элементов в оптический резонатор.

Виды лазерной резки

Виды лазерной резки различаются в зависимости от назначения операции и ожидаемого результата.

Лазерная резка металлов. В промышленности наиболее распространённым процессом обработки является лазерная резка по сложному контуру листов из стали толщиной до 20 мм. Данный метод применяют для изготовления таких деталей как панели, кронштейны, прокладки, двери, декоративные решётки, приборные щитки и т.д. Сейчас всё большую популярность набирает лазерная резка фигурных изделий. Обусловлено это высокой гибкостью оборудования. В данных случаях, лазерная резка обойдётся намного дешевле, чем использование оборудования для гидрообразивной резки металла или эрозионной проволоки.

Сварка. С помощью лазерной сварки довольно просто осуществить соединения из легированных и углеродистых сталей при толщине до 10 мм. Лучше всего достоинства проявляются при сварке изделий небольшой толщины (до 1 мм). Например, электроконтактов, аккумуляторных батарей, корпусов приборов, переключателей и т.д. Также возможна сварка драгоценных металлов.

Маркировка. Наиболее широко распространён, когда требуется нанести шкалу на измерительные инструменты, а также при производстве указателей, табличек, маркировке товаров. При этом лазерная резка не только отличается низкой стоимостью, но и высокой производительностью.

Лазерная гравировка. Осуществляется посредством удаления или разрушения части материала при воздействии лазерного излучения. Производят гравировку на импульсных лазерах. Также могут применяться затворы, которые работают в импульсном режиме.

Пробивка отверстий. Оборудование для лазерной резки может использоваться для пробивки отверстий диаметром 0,2 - 1,2 мм, если исходная толщина материала до 3 мм. По экономичности такой способ превосходит всё остальное. Данной технологии подвергаются: сита, ушки игл, фильтры и т.д. Оборудование для лазерной резки настолько точное, что его применяют для пробивки отверстий в часовых камнях.

Лазерная закалка. Осуществляется посредством воздействия луча лазера на поверхность сплава. При этом достигается глубина упрочнения до 1,5 мм. Обычно закалка с помощью оборудования для лазерной резки применяется для изделий, подверженных высокому износу: детали двигателей, валы, детали подшипников и т.д. После обработки стойкость изделия к износу увеличивается от 1,5 до 5 раз.

Легирование и наплавка. На поверхности сплава наносится слой, который обладает специальными свойствами: повышенной теплостойкостью, износостойкостью и т.д. Чаще всего лазерной наплавке подвергаются изношенные детали машин с целью их восстановления. Деформация деталей при проведении процесса минимальна.

Процессы микрообработки. Благодаря лазеру, стало возможным осуществлять процессы напыления тонких плёнок, выращивания кристаллов и т.д.