Металлические материалы режут лазером, при этом материал испаряется за счет действия лазерного луча, образуя режущую кромку. Этот процесс осуществляется путем направления мощного лазерного пучка на материал. Управление лазерным лучом осуществляется с помощью лазерной оптики и числового программного управления (ЧПУ), которые следуют за рисунком, заданным в ЧПУ или G-коде, для вырезания на материале. Сфокусированный лазер нагревает поверхность материала, в результате чего он плавится, сгорает, испаряется или выдувается струей газа, создавая гладкую и качественную кромку.

Поскольку металлы обычно более плотные, чем неметаллы, для их обработки требуется более высокая мощность лазера. Лазерная резка листового металла — популярный метод производства в таких областях, как хранение энергии, компьютерная электроника, робототехника и авиационно-космическая промышленность. Типичными изделиями, создаваемыми с помощью этой технологии, являются плоские шаблоны, лицевые панели, шайбы, монтажные пластины и панели. Хотя изначально она применялась преимущественно в промышленности, в настоящее время лазерная резка находит применение также в образовательных учреждениях, на малых предприятиях, в архитектуре и у любителей.

Подготовительный этап перед лазерной резкой металла

Когда вы планируете лазерную резку металла, необходимо учитывать несколько аспектов.
• Пазы — их можно использовать для того, чтобы заготовки были правильно выровнены относительно друг друга, но важно учитывать допуск на ширину реза.
• Отверстия — диаметр отверстий должен быть не меньше толщины металла. Это называется правилом минимального размера отверстия 1:1, хотя этот параметр может изменяться в зависимости от типа материала и метода резки.
• Размер. Знание максимальных параметров листов и столов помогает сократить количество отходов и тем самым сэкономить деньги.
• Неподдерживаемые зоны — это актуально для трафаретов и вывесок, где буквы могут оставлять «островки» материала, которые необходимо удерживать «мостиками» необходимой толщины.

Как осуществляется лазерная резка металла

Лазерная резка металла выполняется за счет использования лазерного луча высокой энергии, который сжигает, плавит и испаряет металл. Для этого лазерный луч сначала проходит через специальную линзу, которая фокусирует его в узкий луч и увеличивает плотность энергии. Затем сфокусированный луч нагревает металл до температур, которые позволяют сделать разрез.

Эта технология позволяет получать высококачественные детали с аккуратными краями, которые не требуют дополнительной обработки. Однако металлы остаются одними из наиболее сложных материалов для лазерной резки из-за их отражающих свойств и высокой плотности. Поэтому для успешного выполнения резки необходимо подбирать соответствующий лазер и его оптимальные настройки.

Кроме того, из-за отражательной способности металлов могут возникнуть риски для оператора из-за рассеянного лазерного излучения. Для безопасной резки металла крайне важно использовать специальные защитные очки для лазера, придерживаться рекомендаций по безопасности и обеспечивать тщательный контроль процесса.

Какие металлические материалы могут быть обработаны лазером?

Одно из ключевых достоинств лазерной резки заключается в том, что с её помощью можно резать практически любой материал, от тонких до толстых металлов, включая дерево и некоторые виды пластика. В данном контексте сосредоточимся на металлах, которые обычно используются для резки: мягкая сталь/низкоуглеродистая сталь, нержавеющая сталь, алюминий, титан, латунь, медь и инструментальная сталь.

Нержавеющая сталь

Нержавейка, особенно аустенитные марки 304 и 316, пользуется значительной популярностью в процессе лазерной резки. Наличие значительного количества хрома в составе делает этот материал устойчивым к коррозии, прочным, твёрдым и способным выдерживать внешние условия, в том числе на открытом воздухе. Помимо этого, никель в составе облегчает процесс резки по сравнению с мягкой углеродистой сталью, создавая гладкие края и малые радиусы вырезов. Нержавеющая сталь находит широкое применение в отраслях, где требуется отличное качество отделки.

Мягкая сталь/низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистая сталь, или мягкая сталь, выделяется как самый часто используемый материал с углеродным содержанием около 0,05–0,25%. Её обычно выбирают для лазерной резки структурных профилей, кронштейнов и универсального производства, когда не требуется высокая прочность. Это экономичный материал с хорошей обрабатываемостью, свариваемостью, пластичностью и сравнительно низкой прочностью на разрыв. Несмотря на доступную цену и лёгкость формования, мягкая сталь может вызывать трудности при лазерной резке.

Алюминий

Лазерная резка алюминия, лёгкого металла, является довольно эффективной. Некоторые марки, которые нельзя термически обрабатывать, такие как 5052 и 6061, часто подвергаются лазерной резке. Благодаря высокой отражательной способности алюминия резка осуществляется быстрее, однако кромки могут окисляться. Алюминий применяется для изготовления корпусов электронных устройств, в аэрокосмической отрасли, автомобильной и бытовой электронике.

Как и в случае лазерной резки других металлов, на алюминии возможны царапины. Чтобы их избежать, стоит избегать острых углов и сильного трения о поверхность. Защита поверхности прозрачным лаком или нанесением лёгкого масла может сохранить её состояние. Царапины на обратной стороне листов можно легко удалить с помощью мягкого абразива.

Титан

Несмотря на сложности резки титана, лазерная технология позволяет выполнять точные и сложные разрезы. Высокая прочность и малый вес делают титан востребованным в аэрокосмической, медицинской, морской и автомобильной сферах.

Медь

Отлично проводящая электрический ток, медь часто применяется в электротехнических и сантехнических системах. Её можно разрезать лазером, но из-за высокой теплопроводности понадобятся более мощные устройства. Проблему изменения цвета меди могут решить волоконные лазеры. Лазерная резка меди часто используется для электрических контактов и теплообменников.

Латунь

Латунь, состоящая из меди и цинка, отличается повышенной прочностью и гибкостью. Лазерная резка даёт хорошие результаты. Распространённые области применения латуни включают бижутерию, замки, петли, шестерни, подшипники, шланговые соединения, патроны, автомобильные радиаторы, музыкальные инструменты, упаковку для электроники и монеты.

Инструментальная сталь

Марки стали, такие как D2 и A2, которые закалены в воздухе, могут быть подвергнуты лазерной резке, однако их высокая твёрдость требует использования CO2-лазеров с высокой плотностью мощности. Инструментальная сталь используется для изготовления режущих инструментов, пуансонов и штампов, причём параметры резки должны быть строго контролируемы, чтобы избежать растрескивания.