Лазерная резка Поставщик

Станок для лазерной резки Это термический процесс удаления материала, при котором высокоэнергетический лазерный луч фокусируется на поверхности заготовки, локально плавя, испаряя или прожигая материал в течение миллисекунд. Вспомогательный газ под высоким давлением — кислород, азот или сжатый воздух — вытесняет расплавленный или испаренный материал из пропила, оставляя чистую, точно очерченную кромку реза. Поскольку вся операция контролируется ЧПУ, режущая головка отслеживает любую запрограммированную двумерную траекторию или трехмерный контур без контакта с инструментом, без механической силы на детали и с шириной пропила настолько малой, насколько это возможно. 0,1 мм .

Сегодняшние установки лазерной резки варьируются от компактных волоконных лазерных систем мощностью 1,5 кВт для цехов по обработке тонколистового металла до портальных станков мощностью 30 кВт, способных резать углеродистую сталь толщиной до 40 мм в производственных условиях. Сочетание точности, скорости и универсальности материалов сделало эту технологию доминирующим процессом резки при профилировании листового металла во всем мире. Мировой рынок станков для лазерной резки оценивается более чем в 5 миллиардов долларов США и стабильно растет, поскольку стоимость волоконного лазера продолжает падать.

Физика станка для лазерной резки

Понимание того, как энергия лазера взаимодействует с материалом, помогает объяснить, почему разные материалы и толщины по-разному реагируют на станок для лазерной резки и почему выбор параметров процесса так важен:

Поглощение энергии и роль длины волны

Не вся лазерная энергия, направленная на поверхность, поглощается — отражательная способность определяет, какая часть отражается, а какая преобразуется в тепло. При длине волны CO₂-лазера 10,6 мкм большинство металлов обладают высокой отражающей способностью (медь отражает более 98%), тогда как неметаллы эффективно поглощают свет. На длине волны волоконного лазера 1,06 мкм поглощающая способность металла значительно выше: сталь поглощает 35–40% , нержавеющая сталь 40–50% , и даже медь поглощает примерно 5–10% — достаточно для надежной резки при достаточной мощности лазера. Это преимущество длины волны является причиной того, что волоконные лазеры вытеснили CO₂-лазеры для резки металлов.

Положение фокуса и его влияние на качество резки

Положение фокусной точки относительно поверхности материала напрямую влияет на ширину реза и качество реза. Для тонкого листа ( менее 3 мм ), фокус обычно устанавливается на верхней поверхности или немного выше нее, чтобы максимизировать плотность мощности в точке первоначального входа материала. Для толстой пластины фокус установлен От 1/3 до 1/2 толщины материала ниже верхней поверхности , обеспечивая достаточную интенсивность лазерного луча по всей глубине материала. Неправильное положение фокуса является одной из наиболее частых причин неровных поверхностей среза и чрезмерного образования окалины.

Компромисс между скоростью резки и плотностью мощности

Для заданной мощности лазера и толщины материала существует оптимальное окно скорости резки. Слишком медленно: избыточное тепловложение приводит к расширению пропила, увеличению ЗТВ и повторному затвердеванию окалины. Слишком быстро: недостаточная энергия плавит всю толщину, создавая неполные разрезы или грубые полосы на поверхности разреза. Станок для волоконной лазерной резки мощностью 6 кВт толщиной 6 мм из углеродистой стали с кислородом обычно работает оптимально при 3,5–5,5 м/мин ; выход за пределы этого окна на 20% значительно ухудшает качество кромки.

Рекомендации по использованию станков лазерной резки для конкретных материалов

Экономика станков лазерной резки: анализ стоимости детали

Понимание истинной структуры затрат Станок для лазерной резки помогает производителям оценить окупаемость инвестиций в сравнении с альтернативными процессами и оптимизировать операционные решения:

Основные компоненты затрат

• Амортизация машины: Станок для волоконной лазерной резки среднего класса мощностью 6 кВт (стол 3000 × 1500 мм) обычно стоит 200 000–350 000 долларов США. Амортизация в течение 10 лет при частоте эксплуатации 4000 часов в год составляет приблизительно 5–9 долларов США за час работы .
• Стоимость энергии: Машина мощностью 6 кВт потребляет в общей сложности примерно 15–20 кВт (включая охладитель, компрессор и вытяжку). При цене 0,12 доллара США/кВтч стоимость энергии составляет 1,80–2,40 доллара США в час — существенно ниже, чем плазменная резка при эквивалентной мощности.
• Стоимость вспомогательного газа: Азот под высоким давлением (12–20 бар) — это самая большая стоимость расходных материалов при резке нержавеющей стали и алюминия. Станок мощностью 6 кВт для резки нержавеющей стали толщиной 3 мм с азотом потребляет примерно 30–50 м³/час ; при 0,15–0,25 долл. США/м³ (объемный азот) это составляет 4,50–12,50 долл. США в час. Кислородная резка углеродистой стали обходится примерно в 10 раз меньше в час потребления газа.
• Обслуживание насадки и линзы: Режущие насадки (5–15 долларов США каждая) обычно рассчитаны на 8–40 часов резки в зависимости от материала. Защитные линзы (50–200 долларов США) служат 200–500 часов. Эти затраты на расходные материалы обычно составляют 1–3 доллара США за час работы .

Эффективность вложения как рычаг затрат

Для станка лазерной резки листового металла стоимость материала обычно представляет собой 60–80% от общей стоимости детали . Программное обеспечение для раскроя, которое оптимизирует расположение деталей на листе, может увеличить использование материала с 70 % (простой раскрой вручную) 85–92% (автоматическое размещение с управлением остатками), что позволяет напрямую снизить стоимость детали на 15–25 % без каких-либо изменений в самом лазерном процессе.

Станок для лазерной резки труб и профилей

В то время как станок для лазерной резки плоских листов является наиболее распространенным применением, станки для лазерной резки труб и профилей, которые вращают и продвигают заготовку через режущую головку в 4-6-осевой системе, повышают точность лазера на круглые трубы, квадратные сечения, прямоугольные сечения и конструкционные профили:

• Седловидные разрезы и стыки колец: ЧПУ вращает и продвигает трубу, в то время как лазер отслеживает сложную изогнутую геометрию седлового разреза, создавая точно подогнанное соединение труб к трубам, что исключает ручную шлифовку. Точность подгонки ±0,3 мм при седловых разрезах уменьшает разброс сварочного зазора и улучшает качество сварки сборок конструкционных труб.
• Вырезание пазов и отверстий: Прямоугольные прорези, круглые отверстия, продолговатые отверстия и сложные узоры можно прорезать в стенке трубы в любом месте по длине трубы и по ее окружности, что позволяет использовать элементы конструкции со встроенными соединительными элементами, которые потребовали бы отдельных операций сверления или фрезерования на обычном оборудовании.
• Производительность: Станок для лазерной резки труб может обрабатывать стандартный 6-метровый профиль конструкции за 8 операций резки (7 операций по длине) менее чем за 30 минут. 3 минуты по сравнению с 15–40 минутами для эквивалентных операций ручной распиловки, сверления и шлифовки.

Интеграция программного обеспечения и автоматизации

Полный потенциал производительности Станок для лазерной резки реализуется только тогда, когда машина интегрирована в окружающий цифровой рабочий процесс:

• CAD/CAM и программное обеспечение для раскроя: Геометрия детали в формате DXF или DWG импортируется непосредственно в программное обеспечение для раскроя, которое автоматически размещает детали на листах, генерирует программы резки и рассчитывает использование материала, вес лома и расчетное время резки, что исключает ручное программирование и сокращает время настройки задания с часов до минут.
• Автоматизированная загрузка/выгрузка листов: Устройство смены поддонов (хранящее от 2 до 10 поддонов) позволяет оператору предварительно загружать листы во время резки, обеспечивая практически непрерывную работу. Башенные системы хранения с автоматизированными роботами-манипуляторами могут поддерживать автоматическое ночное производство за счет хранения 20–50 поддонов и автоматической подачи листов в машину в течение ночной смены.
• Сортировка и удаление деталей: В автоматизированных системах сортировки используются присоски или магнитные захваты для подъема вырезанных деталей из каркаса и размещения их в маркированных контейнерах или конвейерных линиях, что обеспечивает полностью автоматизированный поток деталей от необработанного листа к отсортированным готовым деталям без вмешательства оператора между заданиями.

Общие вопросы о станке для лазерной резки

Что вызывает полосы (линии) на кромке лазерной резки?

Полосы — это периодические следы на поверхности реза, вызванные колебаниями потока расплава, выбрасываемого из реза вспомогательным газом. На углеродистой стали с кислородом на более толстом материале (более 8 мм) некоторая полоса является нормальным явлением. На нержавеющей стали и алюминии с азотом полосатость является признаком отклонения параметров процесса — обычно скорость резки слишком высока, давление газа слишком низкое или неправильное положение фокуса. Настройка этих параметров в пределах оптимального окна обычно устраняет видимые полосы, сводя к нулю требования к окончательной обработке после резки для большинства применений.

Как машина лазерной резки обрабатывает оцинкованный листовой металл или лист с покрытием?

Горячеоцинкованную сталь (покрытие Z275, слой цинка ~20 мкм) можно резать лазером с использованием вспомогательного сжатого воздуха, что помогает окислять и выбрасывать богатый цинком расплав без чрезмерного образования дыма. Предварительно окрашенную (покрытую грунтовкой) сталь и материалы с порошковым покрытием также можно резать, хотя тяжелые органические покрытия (более 80 мкм) могут вызвать подгорание кромок и повышенные требования к удалению дыма. Во всех случаях процесс лазерной резки не требует снятия покрытия перед резкой — существенное преимущество перед плазменной и газовой резкой, при которых часто требуется подготовка покрытия.

Подходит ли станок для лазерной резки для мелкосерийного производства и производства прототипов?

Да, лазерная резка является одним из наиболее экономичных процессов для мелкосерийной обработки и изготовления прототипов именно потому, что она не требует жесткого инструмента. Новая геометрия детали вводится путем загрузки файла DXF и вложения его на лист; первую часть можно разрезать внутри 10–30 минут с момента получения CAD-файла . Отсутствие затрат на штампы, отсутствие времени на установку и отсутствие минимального объема заказа, что делает станок для лазерной резки стандартным методом прототипирования деталей из листового металла во всех отраслях.

Как следует обращаться с деталями, вырезанными лазером, чтобы предотвратить загрязнение поверхности?

С деталями из нержавеющей стали, вырезанными лазером, следует обращаться в чистых перчатках или присосках, чтобы предотвратить загрязнение отпечатками пальцев (перенос железа с отпечатков пальцев вызывает появление пятен ржавчины). На деталях из углеродистой стали, обработанных кислородом, на кромке разреза образуется тонкий слой оксида железа, который следует удалить механической щеткой или травлением перед покраской или цинкованием. Алюминиевые детали, обработанные азотом, имеют чистую, не содержащую оксидов поверхность, которую можно немедленно анодировать без дальнейшей подготовки поверхности.