Толщина металла который режет лазер

Лазерная резка металла

Тепловая резка металла

Пламя Лазер-азот Лазер-кислород Плазма
Режут: Низко-, среднеуглеродистая сталь, ковкий чугун Сталь, нержавеющая сталь, алюминий, . Низкосплавная сталь Нержавеющая сталь, алюминий, медь, .
Металл. Плавится и горит Плавится Плавится, горит, испаряется Плавится
Газы Ацетилен+кислород, иногда пропан Азот Кислород Аргон/водород, азот, воздух, кислород, CO2
Есть ручные? Да Нет Нет Нет
Капвложения Низкие Высокие Высокие Средние

Как и другие немеханические способы резки металла, то есть резка газом и плазменная резка, лазерная резка является термической. В случае лазерной резки в азоте, луч лазера расплавляет, а струя азота уносит расплавленный металл из разреза. При резке лазером в кислороде, лазерный луч расплавляет металл, а кислород сначала окисляет (сжигает) расплав, а затем уносит его из разреза. Часть металла может и непосредственно испаряться.

C помощью лазеров можно делать аккуратные, точные разрезы на листах металла небольшой толщины. Точность обработки металла лазером настолько велика, что часто вышедшая из установки лазерной резки деталь может быть без какой-либо завершающей резку обработки использована или передана на следующий этап производственного процесса.

В установках лазерной резки, луч мощного лазера через линзу фокусируется на разрезаемом металле и расплавляет его. Яподаваемый под давлением через концентрическое сопло газ выдувает из разреза расплавленный металл — будь то в неизмененном химически состоянии или, в случае лазерной резки в кислороде, в окисленном виде. В некоторых случаях, часть металла может непосредственно испаряться.

Лазерная резка может производиться в присутствии разных газов: обычно, или кислорода, или водорода, но также аргона и иногда других благородных газов. Выбор газа зависит от специфики конкретного случая применения: вида разрезаемого металла, толщины листа, планируемой последующей обработки. В кислороде обычно режут металлы, нуждающиеся в более высокой температуре, и в тех случаях, когда образование оксидной пленки некритично — в первую очередь, к таковым относятся низкосплавные сорта стали. К резке в азоте прибегают в случае обработки нержавеющей стали и алюминия. Некоторые чувствительные металлы, такие как, например, титан и цирконий, нельзя резать ни в кислороде, ни в азоте — их можно резать только аргоном сверхвысокой чистоты и, желательно, в заполненной этим же аргоном рабочей камере.

Кроме металлов, лазером можно резать и другие материалы, например, пластики, дерево и т.д.

Лазерная резка в азоте

Азот используют в процессе лазерной резки тогда, когда окисление размераземого 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.

Читайте также:  Крепче стали что на свете

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.

Толщина листа, мм Мощность лазера [1] , Вт Фокусное расстояние Диаметр режущего сопла, мм Избыточное давление азота [2] , бар Скорость резки [3] , м/мин
2 1500 5″ 1,4 10 2,0. 4,0
4 1500 7,5″ 1,7 15 1,0. 1,2
12 3000 7,5″ 2,5 19 0,3. 0,4

Сноски к таблице выше:
[*] Указанные в таблице данные являются ориентировочными.
[1] При использовании более мощного лазера скорость резки, скорее всего, удастся увеличить.
[2] Давление азота указывается на режущей головке.
[3] Подразумевается относительно медленная, качественная резка.

Резка лазером в кислороде

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.

Читайте также:  Как стали актерами случайно

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.

Толщина листа, мм Мощность лазера [1] , Вт Фокусное расстояние Диаметр режущего сопла, мм Избыточное давление кислорода, бар Скорость резки [3] , м/мин
2 1000 2,5″ 0,6. 1,2 2,5. 5,0 7
8 1500 5″ 1,0. 1,5 0,5. 1,0 5
20 2600 7,5″ 2,0. 2,5 0,4. 0,6 0,7

Сноски к таблице выше:
[*] Указанные в таблице данные являются ориентировочными.
[1] При использовании более мощного лазера скорость резки, скорее всего, удастся увеличить.
[2] Давление кислорода указывается на режущей головке.

Если «кликнуть» мышью на изображения ниже, они откроются в большем разрешении:

Источник

Сравнение лазерной и плазменной резки металла

Применяются на предприятиях металлообрабатывающей, пищевой, автомобильной, судостроительной, строительной и энергетической промышленностях, в составе машин термической резки (МТР) с ЧПУ. Резать можно как листовой металл, так и трубы. В данной статье, хочется затронуть основные плюсы и минусы данных технологий резки металла. Начнем с плазмы.

Плазменная резка

Осуществляется плазменной дугой, с температурой до 30 000 градусов Цельсия. Сама физика данного процесса не позволяет резать металл без скоса (без конуса) даже в самых дорогостоящих источниках плазмы ( Hypertherm , Termal Dynamics и Kjellberg) с применением так называемой «узко-дуговой резки» не удастся достичь конусности менее 2-4˚.

Зато станок плазменной резки с ЧПУ (в простонародье «плазмарез», «плазморезка», «резак», «плазма», «портальная плазменная резка») может резать недостижимые для лазера толщины металлов — до 160 мм для углеродистых («черных») сталей. Фактически плазменная установка позволяет резать любой токопроводящий металл (все виды сталей, чугун, медь, алюминий, латунь и т.д.).

Есть некоторые ограничения по резке отверстий, например, минимальный диаметр отверстия должен быть больше или равен полутора — двум толщинам метала.

То есть, если у нас стальной лист толщиной 12 мм, то минимальный диаметр отверстия (с сохранением круглой формы) будет равен 18-24 мм. Конечно здесь есть приятные исключения в виде запатентованной технологии True Hole от компании Hypertherm, позволяющей вырезать отверстия диаметром, равном толщине листа, причем отменного качества с конусностью не более 2˚. Технология применима на толщинах до 25 мм при использовании системы HyPerfomance Plasma HPRXD и XPR с автоматической системой управления газом.

Машины термической резки , оснащенные источником плазменной резки , дешевле станков лазерной резки металла , себестоимость реза – дешевле, обслуживание дешевле (часто необходимо только электричество, сжатый воздух и «расходники»).

Из минусов хочется отметить худшее качество реза, конусность реза, более высокое потребление электроэнергии, большее потребление расходных материалов («расходки») и сложность при резке тонких металлов (менее 1 мм), вызванную более толстой дугой (ширина реза 0,8-1,5 мм). А также в несколько раз меньшую скорость реза тонких металлов, в сравнении с лазером.

Читайте также:  Алюминий спирт что будет
Прожиг на не качественной плазме толщина лист 0,9 мм
Качественная плазма, лист толщиной 0,9 мм
Прямолинейная резка лист толщиной 0,7 мм. Плазма.

Лазерная резка

Осуществляется лазерным лучом, который в разы тоньше плазменной дуги (0,2-0,3 мм), поэтому качество реза заметно выше, чем при плазменной резке, так как уменьшается термическое воздействие на кромку разрезаемого материала.

Установка лазерной резки отличается высокими скоростями резки, что является более рентабельным решением в сравнении с плазмой. Например, оптоволоконный иттербиевый лазер IPG Photonics мощностью 4 кВт( Lasercut Professiona M2 способен резать углеродистую сталь толщиной 2 мм со скоростью до 12 100 мм в минуту, в то время как источник плазмы Hypertherm HPR 130XD режет данный лист со скоростью не более 1 490 мм в минуту (30 А, кислород/кислород). Резкое падение скорости реза у лазера наблюдается на толщинах более 3-6 мм, а максимальная толщина ограничена 24 мм для углеродистой стали (для оптоволоконного лазера IPG Photonics, мощностью 4 кВт). Кромки реза у листов до 14 мм – остаются ровными и гладкими, без образования окалины.

Минимальный диаметр вырезаемого отверстия равен 0,3 толщины металла, края – ровные и с минимальным скосом (не более 1° при толщинах более 10-12 мм). Это позволяет вырезать отверстия диаметром 4 мм в 12 мм листе. Точность станка лазерной резки металла заметно выше станка плазменной резки и составляет, как правило, +/- 0,05 мм.

Пример реза стали толщиной 12мм. Слева – «узкодуговым» источником плазмы 130Ампер. Справа — лазером мощностью 1КВт. Пример реза стали толщиной 25 мм, оптоволоконным лазером мощностью 4 кВт.

Один из важных моментов, на который стоит обратить внимание при выборе станка лазерной или плазменной резки – стоимость и стойкость расходных материалов. Наиболее часто заменяемая часть на лазере – сопло стоит от 140 до 750 руб. за 1 шт. и служит оно до 1,5 месяцев, в то время как на плазменную резку меняется сопло и электрод (катод), общей стоимостью от 250 до 4500 руб. (в зависимости от модели плазматрона), которых хватает примерно на 0,5-1 смену работы станка плазменной резки.

Резюмируя данную статью, давайте подведем итоги:

Лазерную резку целесообразнее применять, если нужны очень высокие скорости резки, высокое качество обработки металла, высокая точность, хорошая повторяемость при резке сложных изделий, высокое качество резки углов (особенно внутренних), низкая стоимость расходных материалов, но обслуживание установки лазерной резки должно осуществляться только высококвалифицированными специалистами.

В то время как плазменная резка славится большими толщинами разрезаемых металлов, неприхотливостью, большей гибкостью в широком диапазоне толщин и типов материалов, меньшей стоимостью установки. В настоящее время приобретать оборудование в лизинг становится выгоднее, в том числе из-за экономии по НДС.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл и камни