- 1 Технологія лазерного різання і властивості променя
- 2 Лазерне різання і гравіювання - технологія і устаткування
- 3 Застосування лазерного різання і її особливості
Існує безліч найрізноманітніших способів розділяти на частини метал, скло та інші матеріали або ж наносити на їх поверхні маркування, однак найбільш високотехнологічними по праву є лазерна різка та гравіювання.
1 Технологія лазерного різання і властивості променя
Вже з назви видно, що мова в даному випадку йде про технології із застосуванням лазерного променя. Чим же він відрізняється від звичайного прожекторного, що здатний навіть впоратися з металом? Справа в тому, що він має властивості, які роблять його особливо потужним і дозволяють з легкістю здійснити такі маніпуляції. Перш за все це спрямованість, іншими словами, відбувається неймовірна концентрація енергії на вельми невеликій ділянці, за рахунок чого потужність зростає в тисячі разів.
Також однією з характеристик лазера є когерентність (узгодженість у часі декількох хвильових процесів). Дана властивість сприяє виникненню резонансу, а значить, і без того достатня потужність ще збільшиться. Щоб максимально полегшити процес управління таким променем, довжину його хвиль роблять фіксованою, частоти мають мінімальний розкид, тобто до його особливостей відноситься ще і монохроматичность.
пропонуємо Вам ознайомитися
Таким чином, завдяки всім перерахованим вище властивостям лазерного променя, цей концентрований згусток енергії можна сфокусувати локально на поверхні будь-якого матеріалу, в результаті чого останній нагрівається до температури плавлення, а іноді навіть кипіння. Діаметр променя в основному не перевищує півміліметра. Саме так і здійснюється лазерна різка латуні, алюмінію, кольорових металів і інших сплавів.
Лазерне різання має довгий список переваг. Краї виходять вузькі, акуратні, при цьому зона термічного впливу мінімальна. За рахунок того, що краї виходять ідеально відшліфовані, відпадає необхідність в механічному впливі на них, а, отже, виключається ймовірність появи дефектів в результаті механічної обробки. Процес автоматизований, так що для управління необхідний комп'ютер і програма для лазерного різання. За рахунок цього ймовірність похибки нульова, а промінь рухається строго по запрограмованому шляху.
Завдяки високому ступеню точності з'являється можливість здійснювати розкрою по дуже складним контурам, чого не можна зробити при механічних способах. Даний процес відрізняється високою продуктивністю. Недоліків у такої досконалої способу практично немає, крім високої вартості обладнання, правда, вона виправдовується економічністю процесу. Також існують деякі труднощі з товщиною оброблюваного металу, так як якщо вона буде перевищувати 2 сантиметри, то лазерну різку здійснити неможливо.
2 Лазерне різання і гравіювання - технологія і устаткування
Як тільки що було сказано, обладнання для такої обробки матеріалів досить дороге, тому цим в основному займаються тільки великі підприємства промислового характеру. Технологія лазерного різання полягає в тому, що сфокусований промінь рухається в строго заданому напрямку. А так як його діаметр дуже маленький, при цьому потужність неймовірно велика, то він нагріває метал до стану плавлення. Однак суміжні з променем ділянки, незважаючи на те що теж нагріваються, проте не деформуються. Потім в робочу зону подається газ, це може бути і кисень, і азот, або ж суміші газів з інертними властивостями - все залежить від виду і властивостей оброблюваного металу або сплаву. За допомогою цієї струменя здійснюється видування розплавленого матеріалу, і виходить тонкий і акуратний рез.
Лазерна художня різання металу в ювелірній справі або ж там, де необхідна підвищена точність і кращу якість, здійснюється шляхом випаровування молекул металу з робочої зони. Матеріал також нагрівається під впливом променя, але на відміну від попереднього способу відбувається зміщення зони плавлення вглиб. Верхні ж шари, в свою чергу, нагріваються до температури кипіння, що і призводить до випаровування. Недолік даної технології полягає в тому, що вона вимагає значно більше енерговитрат, тому її доцільно застосовувати лише в особливих випадках.
Процес лазерного різання металів повністю автоматизований починаючи від таких примітивних операцій, як завантаження листів, і закінчуючи сортуванням вже готових виробів. Є три основних типи машин. Портальна, коли лист металу нерухомий, а переміщається портал з технічним оснащенням. Устаткування для лазерного різання другого типу припускають хід листа, при цьому портал статичний. Існують також установки, в яких переміщаються одночасно і лист, і портал (перший в поздовжньому напрямку, а другий - в поперечному).
Крім того, різними бувають самі лазери.
3 Застосування лазерного різання і її особливості
За рахунок того, що сфокусований лазерний промінь може прорізати практично будь-який матеріал - і метал, і оргскло, і дерево - то така технологія знайшла своє застосування майже у всіх промислових областях. Так, наприклад, на заводах здійснюється лазерна різка профільної труби. Крім того, цей спосіб обробки дуже актуальне для ювелірних робіт, адже там як ніде необхідна точність. Також популярна гравірування за допомогою лазера. Таким чином маркують, а також кодують промислові зразки, різні деталі, наносять написи, особливо це важливо для рекламного бізнесу і при виготовленні ювелірних виробів.
Гідність такої гравіювання насамперед в мініатюрності і відсутності механічного впливу, так не виникає ніяких проблем при роботі з тонкостінними і крихкими виробами, а значки виходять чіткими, що дозволяє легко їх зчитувати.
Незважаючи на те що застосування лазерного різання сьогодні досить популярно і має масу достоїнств, варто враховувати ряд особливостей даної технології обробки матеріалу. Наприклад працюючи з такими металами, як мідь, латунь і алюміній, необхідно вибирати лазер більшою потужністю через хорошу теплопровідності даних матеріалів. Якщо ж необхідно зробити рез на тонкостінної деталі, то краще використовувати імпульсний режим.
Обробка нержавіючої сталі вельми проблематична через великої кількості легуючих елементів, які сприяють утворенню тугоплавких оксидів. Особливо цей процес ускладнюється, коли необхідно працювати з матеріалом великої товщини. У такій ситуації краще використовувати газові установки з азотом. При різанні вуглецевих сталей допоміжної середовищем є кисень. Однак якщо необхідно зробити в деталі отвори дуже малого діаметру або гострі кути, то краще замінити кисень інертним газом, що подається під високим тиском.
Чим же він відрізняється від звичайного прожекторного, що здатний навіть впоратися з металом?