Любой листовой металл можно нарезать для дальнейшей работы разными способами. Нельзя сказать, что какой‑то из них «всегда лучший» или «всегда худший». У них разные свойства — и используются они для разных целей.
Например, чтобы раскроить металл для судостроения или создания несущих перекрытий в строительстве, используют плазменную резку. Да, она дает неаккуратные отверстия и не слишком точна — зато плазма остается сравнительно дешевой при работе с толстым металлом. Лазерная резка — ее противоположность по этим критериям. Она дает качественный рез, точность до десятых и сотых долей миллиметра — но при резке толстого металла стремительно дорожает.
Поэтому лазерный раскрой металла используется в областях, где точность и качество важны, а листы металла достаточно тонкие — например, в приборостроении, создании корпусов для радиоэлектронного, медицинского и военного оборудования.
А в этих областях часто используется не только черный металл и легированные сплавы, но и, например, алюминий. Как лазер справляется с резкой алюминия?
Почему для раскроя алюминия требуется лазер высокой мощности?
Суть лазерной резки алюминия — создать на маленьком участке поверхности листового материала высокую температуру, которая расплавит его. Струя сжатого газа, направленного в область резки, выдует этот расплав и останется чистый край отверстия. Точность и качество лазерной резки связаны в том числе с тем, что на соседних участках поверхности температура остается слишком низкой, чтобы привести к плавлению или деформации.
У алюминия есть одно свойство, которое активно применяется в промышленности, но иногда может доставить хлопот. Он отлично проводит тепло.
То есть нагрев от лазерного луча, сконцентрированного в одной точке, будет активно распределяться по листу. Часть энергии уходит, нагревая нерабочую зону. И если вложить в этот луч столько же энергии, сколько хватило бы для резки без учета этого факта — в зоне реза окажется слишком мало энергии, чтобы получить ровный рез. Она разойдется по листу.
Значит, для того, чтобы качественно резать алюминий, нужна более мощная лазерная установка и большие затраты энергии, чем для резки более простых материалов.К счастью, вопрос этот решаемый. Современному производственнику, который обращается за лазерной резкой, об этом вообще не приходится задумываться. У нас достаточно мощные станки лазерной резки — и мы хорошо знаем, как должна отличаться программа резки алюминия от программы резки стали.
Кислородная, азотная и аргоновая лазерная резка — какую используют для алюминия?
Как вы помните, на расплавляемый лазером участок заготовки подается мощная газовая струя под давлением. Она выдувает расплав и оставляет чистую кромку. При этом газ может быть разным — и это сильно влияет на результат лазерной резки, так что выбирать нужно с умом.
- Активный газ — кислород. Он не только выдувает из зоны реза расплав, но еще и участвует в проходящей там экзотермической реакции. В струе кислорода плавление проходит активнее и быстрее. Это хороший ускоритель для резки, который позволяет делать работу более дешевой.
- Условно инертный газ — азот. Он не ведет себя подобно кислороду — наоборот, отсекает кислород, находящийся в воздухе помещения, от зоны реза. С одной стороны, это делает резку более медленной. С другой — для некоторых материалов принципиально важно не окислиться в процессе резки. Именно для них используют азот.
- Чистые инертные газы — например, аргон и гелий. Самые необщительные газы. Они не участвуют не только в окислительных реакциях, но и в тех реакциях, в которых поучаствовал бы даже условно инертный азот. И, соответственно, вытесняют из зоны резки кислород и азот, которые не прочь пообщаться с расплавом. Это важно при резке титана, потому что он склонен формировать негодные, хрупкие соединения именно с азотом. Однако эти газы — дорогие. Поэтому использовать их при резке металлов, которые допускают использование азота — экономически невыгодно.
Алюминий — один из металлов, для которых лучше подходит азот.
Какие преимущества дает лазерный раскрой алюминия?
1. Точность и тонкость отверстий
При лазерном раскрое алюминия результат получается очень точным. Даже если требуются небольшие отверстия со сложными формами. Луч направляется четко туда, куда нужно.
Минимально возможный диаметр отверстия обычно равен толщине металла. То есть в миллиметровом листе алюминия можно проделать крошечное отверстие диаметром один миллиметр — и оно будет круглым, с ровными и гладкими краями.
Точность наведения луча достигает +/- 0,05 миллиметра. То есть возможную погрешность от промышленной лазерной резки буквально нельзя рассмотреть невооруженным глазом.
2. Точное соответствие проекту
Вы знаете: главная причина неточностей, изъянов и несоответствий в промышленности — человек. Человек, который недоучился, задумался, плохо выспался, моргнул — и вот уже брак, и экземпляр можно переделывать. К счастью, при лазерном раскрое участие человека в процессе минимально.
Один специалист высокого уровня изначально составляет программу движения и включений лазера. Программа перепроверяется, тестируется. Если всё в порядке, то людям остается только подавать листы металла в станок. Остальное установка делает сама — четко по заданным координатам. Не может быть отклонений, не может быть экземпляров, раскроенных не так, как надо. Все детали партии выходят в четком соответствии с проектом.
3. Нет физического воздействия на лист и нет перегрева
При многих технологических процедурах действует принцип «одно лечим, другое калечим». Из‑за перегрева в металле появляются напряжения, из‑за которых потом его может повести. Физическое воздействие может оцарапать или сломать заготовку.
При лазерном раскрое нет ни перегрева, приводящего к напряжениям, ни физического воздействия.
4. Малый расход металла
В этом отличие лазерного раскроя листового алюминия от фрезеровки. При последней приходится избавляться от большого объема металла, за который, между прочим, деньги плачены. Работа с листовым металлом не позволяет выполнять некоторых форм, которые выполняются фрезеровкой — но во многих случаях переход на листовой металл вполне допустим.
5. Быстрый запуск в производство
«Камень в огород» еще одного метода производства металлических деталей — литья. При литье нет такого безумного расхода металла, как при фрезеровке — но для литья требуются специальные формы. Производить их для мелкой партии — невыгодно. И даже для относительно крупной партии, когда их производство уместно — возникает вопрос с дополнительными затратами времени на производство этих форм. Лазерная резка запускается быстро — достаточно просто создать программу резки.
Рейтинг
статьи