Что такое лазерная резка? Определение, типы, особенности, применение
Определение
Лазерная резка это метод термической резки, который использует сфокусированный лазерный луч высокой плотности для облучения разрезаемого материала, заставляя материал быстро нагреваться и достигать точки воспламенения, а затем плавиться, испаряться, испаряться и испаряться, образуя отверстия. По мере того, как луч движется по материалу, отверстия увеличиваются, образуя более узкие щели, и в то же время расплавленный материал сдувается рабочим газом высокого давления, чтобы выполнить гладкий и чистый разрез.
Принцип
Лазер использует возбуждение вещества для генерации луча. Этот луч имеет сильную температуру. При контакте с материалом он может быстро расплавиться на поверхности материала, образуя отверстие. Согласно движению точки регистрации, резка формируется. По сравнению с традиционным методом резки, метод резки имеет меньший зазор и может сохранить большую часть материала. Однако анализ определяется в соответствии с эффектом резки. Материал, который режется в соответствии с лазером, имеет удовлетворительный эффект резки и высокую точность. Это унаследовано В дополнение к преимуществам лазера, он также не имеет себе равных среди обычных методов резки.
Тип
Лазерная резка подразделяется на четыре категории: резка испарением, резка плавлением, кислородная резка, скрайбирование и контролируемое разрушение.
1. Лазерная резка с испарением
Используя лазерный луч высокой плотности энергии для нагрева заготовки, температура быстро повышается, достигает точки кипения материала за очень короткое время, и материал начинает испаряться, образуя пар. Скорость выброса этих паров очень велика, и в то же время, когда пары выбрасываются, в материале образуется разрез. Теплота испарения материалов, как правило, очень велика, поэтому лазерное испарение и резка требуют большой мощности и плотности мощности.
Резка испарением в основном применяется для очень тонких металлических материалов и неметаллических материалов (таких как бумага, ткань, дерево, пластик, резина и т. д.).
2. Лазерная резка плавлением
При резке плавлением металлический материал плавится с помощью лазерного нагрева, а затем неокисляющий газ (Ar, He, N и т. д.) распыляется через сопло, соосное с лучом, и жидкий металл выбрасывается под сильным давлением газа, образуя разрез. Лазерная резка плавлением не требует полного испарения металла, а требуемая энергия составляет всего 1/10 от резки испарением.
Резка плавлением в основном применяется для материалов, которые трудно окисляются, или активных металлов, таких как нержавеющая сталь, титан, алюминий и их сплавы.
3. Лазерная кислородная резка
Принцип лазерной кислородной резки аналогичен кислородно-ацетиленовой резке. Он использует лазерный луч в качестве источника предварительного нагрева и активный газ, такой как кислород, в качестве режущего газа. С одной стороны, выдуваемый газ взаимодействует с режущим металлом, вызывая реакцию окисления и выделяя большое количество тепла окисления; с другой стороны, расплавленный оксид и расплав выдуваются из зоны реакции, образуя разрез в металле. Поскольку реакция окисления в процессе резки генерирует много тепла, энергия, необходимая для лазерной кислородной резки, составляет всего 1/2 от энергии плавления, а скорость резки намного выше, чем при испаряющей и плавящей резке. Лазерная кислородная резка в основном используется для легко окисляемых металлических материалов, таких как углеродистая сталь, титановая сталь и термообработанная сталь.
4. Лазерная гравировка и контролируемое разрушение
Лазерная разметка использует лазер высокой плотности энергии для сканирования поверхности хрупкого материала, так что материал нагревается для испарения небольшой канавки, а затем прикладывается определенное давление, хрупкий материал трескается вдоль небольшой канавки. Лазеры для разметки обычно имеют Q-switched и CO2 лазеры.
Контроль разрушения заключается в использовании крутого распределения температуры, создаваемого лазерной прорезкой канавок, что приводит к возникновению локального термического напряжения в хрупком материале и разрушению материала вдоль небольшой канавки.
Особенности
По сравнению с другими методами термической резки, лазерная резка отличается высокой скоростью резки и высоким качеством. Конкретно суммируются следующие аспекты.
1. Хорошее качество резки.
Благодаря небольшому пятну реза, высокой плотности энергии и высокой скорости резки достигается высокое качество резки.
а. Разрез узкий, обе стороны разреза параллельны и перпендикулярны поверхности, а точность размеров вырезанных деталей может достигать ±0.05 мм.
б. Поверхность реза гладкая и чистая, шероховатость поверхности составляет всего десятки микрон, без механической обработки, и детали можно использовать напрямую.
в) После лазерной резки материала ширина зоны термического влияния очень мала, эксплуатационные характеристики материала вблизи щели практически не изменяются, деформация заготовки невелика, точность резки высокая, геометрия щели хорошая, а форма поперечного сечения щели более правильная, прямоугольная.
2. Высокая эффективность резки
Благодаря особенностям передачи лазерный резак обычно оснащается несколькими рабочими столами с ЧПУ, и весь процесс резки может полностью контролироваться ЧПУ. Во время работы необходимо только менять программу числового программного управления, его можно применять для резки деталей различной формы, как двухмерной резки, так и трехмерной резки.
3. Высокая скорость резки
Используя лазер мощностью 1200W для резки низкоуглеродистой стальной пластины толщиной 2 мм скорость резки может достигать 600 см/мин; при резке полипропиленовой смоляной пластины толщиной 5 мм скорость резки может достигать 1200 см/мин. Материал не нужно зажимать и фиксировать во время резки, что позволяет не только экономить инструментальные приспособления, но и экономить вспомогательное время на погрузку и разгрузку.
4. Бесконтактная резка
Резак не контактирует с заготовкой, и нет износа инструмента. Для обработки деталей разной формы нет необходимости менять «инструмент», достаточно изменить выходные параметры лазера. Процесс резки отличается низким уровнем шума, небольшой вибрацией и отсутствием загрязнения.
5. Существует множество видов режущих материалов.
По сравнению с кислородно-ацетиленовой резкой и плазменной резкой существует много типов материалов, которые можно резать лазером, включая металл, неметалл, композитные материалы на основе металла и неметалла, кожу, дерево и волокна. Но для разных материалов, из-за их разных теплофизических свойств и разных скоростей поглощения лазеров, они показывают разную приспособляемость к лазерной резке.
Приложения
Большинство лазерных резаков управляются программами ЧПУ или превращаются в режущих роботов. Как точный метод обработки, лазер может резать практически все материалы, включая двухмерную резку или трехмерную резку тонких металлических пластин.
В области автомобилестроения широко используется технология резки пространственных кривых, таких как окна крыши автомобиля. Немецкая компания Volkswagen использует лазер мощностью 500W для резки листов корпуса сложной формы и различных изогнутых деталей. В аэрокосмической области лазерная технология используется для резки специальных авиационных материалов, таких как титановые сплавы, алюминиевые сплавы, никелевые сплавы, хромовые сплавы, нержавеющая сталь, оксид бериллия, композитные материалы, пластик, керамика и кварц. Аэрокосмические детали, разрезаемые лазером, включают в себя жаровую трубу двигателя, тонкостенный корпус из титанового сплава, каркас самолета, обшивку из титанового сплава, ферму крыла, панель хвостового крыла, несущий винт вертолета, керамическую теплоизоляционную плитку космического челнока и т. д.
Технология лазерной резки также используется в области неметаллических материалов. Она может не только резать материалы с высокой твердостью и хрупкостью, такие как нитрид кремния, керамика, кварц и т. д., но также может резать и обрабатывать гибкие материалы, такие как ткань, бумага, пластиковые пластины, резина и т. д., например, лазерная резка одежды может сэкономить одежду на 10%～12%, повысить эффективность более чем в 3 раза.
Тенденции
1. Станок лазерной резки продолжит эпохальную революцию в производстве продукции.
Источник лазера является основным компонентом резака, а также важным показателем, определяющим тип и режущую способность лазерного резака. Само собой разумеется, что будущие изменения в лазерных резаках будут происходить и в лазерных источниках. Как уже упоминалось выше, замена CO2 Машина лазерной резки волоконный лазерный резак является самой важной технологической революцией за 40 лет с момента появления лазерного резака, которая принесла эпохальные экономические выгоды производителям и новым и старым пользователям в этой области. Так появится ли в будущем новый источник света, который будет дешевле волоконных лазеров, будет иметь лучшую производительность, более превосходный режим луча, более высокую электрооптическую скорость преобразования или более низкую общую стоимость? Ответ, конечно, да. Тогда спросите, какой тип лазера? Конечно, сейчас невозможно дать точный ответ. Наука и техника иногда дают сбои, иногда тысячи миль в день.
2. Мощный волоконный лазер станет основной силой на рынке лазерной резки.
В настоящее время оптоволоконные режущие машины различных диапазонов мощности достигли большого развития. Однако где же основная мощность лазерных режущих машин в будущем? Хотя машины в каждом диапазоне мощности имеют свое собственное применение, но семейство лазеров, которое началось с высокомощных волоконных лазеров и вызвало глобальную революцию в лазерной технологии, рассматривает более высокую мощность, более высокую точность и большую режущую способность как одно из важных направлений развития волоконно-лазерной резки. STYLECNC недавно запустил 15KW ультра-высокоскоростной волоконно-лазерная резка, которая достигла беспрецедентного прорыва в скорости и толщине резки, что привлекло внимание отрасли. Содержит ли это будущую тенденцию развития лазерных резаков? Стоит с нетерпением ждать отраслевых экспертов, ученых и друзей-пользователей. Кроме того, мы можем быть уверены, что в ближайшем будущем многие отечественные и зарубежные производители волоконных лазерных резаков вступят в жесткую конкуренцию на рынке. Только компании с превосходным качеством продукции, постоянным фокусом на инвестициях в НИОКР и освоением основных конкурентоспособных технологий могут сделать это и быть непобедимыми.
3. Наступает эра интеллекта.
Будь то Индустрия 4.0 в Германии или интеллектуальное производство в Китае, четвертая промышленная революция в промышленной сфере уже на подходе. Как высокоточный Станок для лазерной резки с ЧПУ, лазерный резак, несомненно, будет идти в ногу со временем и летать вместе с технологиями. Развитие автоматизации лазерного резака значительно повысило производительность и уровень автоматизации цеха по обработке листового металла.
В будущем на этой основе назревает эра интеллектуального производства лазерных резаков в области сетевых технологий, коммуникационных технологий, технологий компьютерного программного обеспечения и других областях. Можно предвидеть, что в качестве средства точной вырубки листового металла он неизбежно будет использовать собственные возможности сетевой связи для связи с линией размотки листов, гибочным станком, пробивным станком с ЧПУ, узлом сварки (клепки), дробеструйной и покрасочной линией завода. Другое оборудование, встроенное в единую систему производственного плана, управления задачами и оценкой, стало важной частью системы управления цехом листового металла. В результате производители лазеров постепенно превратятся в подрядчиков по изготовлению листового металла.
Дальнейшее чтение
Топ-10 лучших волоконных лазерных резаков для металла 2025
Познакомьтесь с лучшими лазерными резаками металла для любых нужд 2025 - от домашнего до коммерческого использования, от любительского до промышленного, от моделей начального уровня до профессиональных.
15 лучших программ для лазерной гравировки и резки (платных/бесплатных) в 2025
2025 Лучшее программное обеспечение для лазерной гравировки и резки с платными и бесплатными версиями включает LaserCut, CypCut, CypOne, RDWorks, EZCAD, Laser GRBL, Inkscape, EzGraver, SolveSpace, LaserWeb, LightBurn, Adobe Illustrator, Corel Draw, AutoCAD, Archicad и некоторые популярные программы CAD/CAM для лазерных гравировальных станков.
Насколько быстро и толсто волоконные лазеры могут резать металл?
Хотите узнать, какой толщины металл может резать волоконный лазерный резак? Каковы скорости при различной мощности? Вот руководство для новичков и профессионалов.
Топ-10 лучших лазерных гравировальных станков по дереву 2025
Ниже представлен список 10 лучших лазерных гравировальных станков по дереву, которые мы подобрали для вас: от моделей начального уровня до профессиональных, от моделей для домашнего до коммерческого использования.
Электроэрозионная резка или лазерная резка: что лучше для вас?
Выбор между электроэрозионной резкой и лазерной резкой может оказаться немного сложным. В этой статье подробно рассматриваются их сходства и различия, которые помогут вам сделать лучший выбор.
Токсична ли лазерная резка акрила?
В этой статье рассказывается о химических веществах, выделяющихся при лазерной резке, рисках для здоровья, связанных с парами акрила, а также мерах безопасности при лазерной резке акрила.