Лазерная резка горячекатаного листа: экономия времени и материалов

Традиционные способы резки металла (механический, абразивный) сопровождаются избыточными затратами: появляются технологические отходы, приличная доля брака и длительные переналадки техники. Компания Тримет, реализуя горячекатаный лист, предлагает лазерный раскрой, при котором лист режется безотходно, с высокой точностью и несравненно быстрее.

Принципы лазерной резки для горячекатаного листа

Технология лазерной резки металла основана на следующих принципах:

• Мощный энергетический луч с помощью системы линз и зеркал фокусируется в пучок Ø 0,1–1,5 мм и направляется на металл. Тот мгновенно разогревается в точке контакта, плавится, а при некоторых режимах и выпаривается. В результате образуется сквозной прожиг (рез).
• Газ, подаваемый в точку плавления, выдувает расплав, охлаждает стенки разреза и препятствует окислению металла.
• Лазерная головка перемещается вдоль поверхности, формируя рез с заданным контуром.

Учитывая особенности горячекатаного листа, перед раскроем:

• Очищают поверхность от окалины и ржавчины, чтобы обеспечить равномерный нагрев в точке контакта.
• Поскольку горячекатаный листовой прокат отличается неравномерной структурой, то тщательно настраивают режим резки (мощность, длину волны, скорость перемещения лазера, а также давление газа).

Оборудование лазерной резки оснащается режущей головкой следующих видов:

Волоконный лазер

Луч генерируется оптическим волокном. Мощностной диапазон 500 Вт – 30 кВт, а КПД на 30–40% выше, чем у газовых головок. Точность лазерной резки в пределах 0,02–0,05 мм.

Применяется для резки стали, алюминия, меди и латуни.

Газовый лазер (СО2 лазер)

Луч формируется в газовой среде (СО2 + азот или гелий). Развивает мощность 1–25 кВт, режет сталь толщиной до 10–15 мм.

Газовый лазер используют для резки тонких заготовок из металлов и неметаллов, а также в гравировальных и маркировочных работах.

Из минусов: у режущей головки высокое энергопотребление и низкий КПД.

YAG-лазер

Работает на кристалле из алюмо-иттриевого граната (Yttrium-Aluminum-Garnet). Генерирует лазерный луч мощностью до 10 кВт.

Установки с YAG-головкой компактнее по сравнению с газовыми, но непростые в обслуживании. Используются для высокоточной резки тонких листов и создания сложных контуров.

Лазерная резка листового металла: преимущества

Проявляются в следующем:

• Скорость резки металла лазером достигает режимного значения сразу после запуска установки.
• Рез гладкий и ровный, не требует последующей шлифовки.
• Лазерная обработка металла полностью автоматизирована. Кроме того, лазерная головка универсальна: выполняет несколько операций – резку, перфорацию, гравировку – без переустановки.
• Минимальные отходы лазерной резки, поскольку:

а) При ширине реза 0,2–0,5 мм лазер «съедает» в 10 раз меньше металла, чем циркулярная пила, где рез имеет ширину до 2–3 мм.

б) Программные алгоритмы размещают на заготовке контуры будущих деталей как можно плотнее, экономя 15–30% металла.

в) Точность реза составляет ±0,02–0,05 мм.

• Точечный нагрев заготовки исключает коробление, искажение размеров готовой детали.
• Экологичность и безопасность. В лазерной резке не используются химреагенты, отсутствует пыль и нет контакта с режущим узлом металла и оператора.

Сравнение лазерной резки с другими методами раскроя

Сравним лазерную резку металла с двумя другими способами:

Лазерная резка и плазменная

Некоторые ключевые параметры процессов приведены в таблице:

Как видим, лазер выигрывает в точности, качестве реза и скорости, если дело касается тонких материалов. Плазма предпочтительна для быстрой обработки толстых металлических листов, где качество краев реза некритично.

Лазерная резка и механическая

Лазерную резку с ее феноменальной точностью в геометрии и качеством реза не совсем корректно сравнивать с механическим способом, где точность в несколько раз ниже, а рез получается широким (1–2,5 мм), с заусенцами, неровностями и микротрещинами.

Каждый способ хорош в своей области. Если в крупносерийном производстве режутся детали сложного контура и с жесткими допусками, то лазер – лучший инструмент для раскроя. С его помощью проводится:

• Резка нержавеющей стали лазером.
• Раскрой углеродистой стали.
• Резка алюминия лазером.
• Резка меди лазером, а также латуни.
• Раскрой дерева, пластика и керамики.

Механическая резка оправдана там, где нужны прямые резы на толстых заготовках, где ограничен бюджет и нет возможности приобретать сложное оборудование. Это раскрой единичных заготовок, изготовление каркасов и деталей оград, а также область ремонта.

Лазерная резка в промышленности

С помощью технологии лазерного раскроя:

• В автомобилестроении изготавливают кузовные панели, перфорированные детали, элементы подвески и т. д.
• В аэрокосмической отрасли производят детали с допусками до ±0,05 мм. Это лопатки турбин, крылья, обшивка, элементы топливных баков, теплозащитные экраны.
• В станкостроении изготавливают прецизионные детали.
• В электронике создаются и тиражируются печатные платы, разъемы, крепеж, а также микросхемы-прототипы.
• В медицинской промышленности изготавливаются хирургические инструменты, импланты, стенты, а также лабораторные приборы.
• В ювелирной и сувенирной индустрии проводятся граверные работы, создаются ажурные украшения и значки, а в рекламе и дизайне – вывески, декор для интерьера, витрины и художественные инсталляции.

Лазер режет металлы и сплавы (сталь, алюминий, медь, латунь). Подходит для пластиков (акрила, поликарбоната, ПВХ), а также древесины, композитов и текстиля. Применяется для раскроя изделий из стекла, кожи и резины.

Как видим, лазерная резка – распространенный инструмент современной индустрии. При этом если у предприятия возникает потребность в такой операции, то нет нужды приобретать лазерную установку самим. Профессиональные производственные компании, такие как Тримет, например, не только реализуют листовой прокат (заготовку), но и предлагают услуги по его раскрою, в том числе лазерному.

Лазерная резка проводится на станке Senfeng SF 3015 из листовой стали толщиной 0,5–16 мм или нержавейки – 1–10 мм, а также из алюминия и латуни (толщиной 1–8 мм и 1–6 мм соответственно).

Заказывая в Тримете горячекатаный лист, поинтересуйтесь и условиями металлообработки. Обсчет техзадания на раскрой в среднем занимает три часа. В результате вы получаете точную стоимость лазерной резки, сроки исполнения заказа, а также условия доставки заказа.