Лазерная резка: как она работает

Лазерная резка – метод термической обработки различных материалов, с помощью которого изготавливаются фигурные изделия практически любой формы. Благодаря высокой точности метода можно создавать настоящие произведения искусства из обычных листовых материалов, таких как пластик или металл. Сфера применения этой технологии продолжает расширяться: ее использование позволяет уменьшить потери материалов и точно выполнять даже самые сложные задачи. Рассмотрим подробнее, как работает лазерная резка.

Принцип работы лазерного станка

Лазерная резка основана на термическом воздействии на материал. Луч попадает на поверхность и разогревает ее до высокой температуры, в результате слои постепенно выжигаются и испаряются с поверхности. Температура настолько высока, что материал в точке воздействия буквально выгорает, а благодаря минимальной толщине луча потери будут минимальными.

Как работает станок лазерной резки металла? Он вырабатывает луч с постоянной длиной и частотой волны, несущий энергию высокой плотности. Благодаря малому углу расходимости луч концентрируется в одной точке, его энергия не рассеивается. Важным свойством является когерентность лазерного луча: все волновые процессы в потоке энергии действуют согласованно, в результате возникает резонанс – он многократно усиливает интенсивность светового воздействия на поверхность.

Станок генерирует луч, который при попадании на поверхность материала нагревает ее и выжигает с верхнего слоя до нижнего. В зависимости от способа воздействия различают два способа резки:

• Испарение, применяемое для тонкостенных заготовок. В этом случае металл в зоне действия луча испаряется под воздействием интенсивного нагрева. Это достаточно энергозатратный метод, поэтому он не подходит для работы с толстыми листами.
• Плавление. В этом случае металл не испаряется, а постепенно плавится, что дает возможность разрезать даже толстые заготовки. Для ускорения процесса в зоне обработки металла используются различные газы.

Лазерная резка стала широко распространённой при изготовлении сложных фигурных заготовок, которые сложно выполнить другими способами. Лазерные резчики не контактируют с материалом напрямую: нет износа резцов, не требуется постоянная замена расходников.

Способы лазерной резки

Ответов на вопрос, как работает лазерная резка металла, может быть несколько. Принцип действия зависит от вспомогательного газа, который используется в процессе обработки поверхности. Различают несколько технологий:

• Лазерно-кислородная резка. Это самая распространённая технология, при которой лазерный луч работает в кислородной среде. Это обеспечивает быстрое окисление и разрушение металла в заданной точке, образующиеся окислы моментально убираются с помощью кислородной струи. Минимальная ширина разреза при таком способе металлообработки – всего 100 мкм.
• Резка в инертном газе. Этот метод используется для металлов и сплавов, которые не должны окисляться в процессе термической обработки. Например, он применяется для работы с алюминием, титаном или нержавеющими стальными сплавами. Резка проводится в инертной среде, для создания которой чаще всего используется аргон. Это достаточно медленный способ металлообработки.
• Сублимационная резка, которую также называют испарительной. Она требует высоких затрат энергии, так как заготовка обрабатывается излучением высокой интенсивности. Длина волны составляет не больше 1 мкм, для ее получения используются специальные твердотельные лазеры. Ключевые преимущества методики – высокая точность, возможность выполнить очень сложное задание. Однако из-за невысокого КПД и большой энергозатратности метод применяется редко.

Как работает станок лазерной резки с органическими материалами? Этот метод широко применяется при работе с пластиком и деревом, например, он используется для гравировки. Аналогично, луч прожигает поверхность изделия на заданную глубину и оставляет четкий, хорошо заметный след.

В чем преимущества лазерной резки?

Оборудование для лазерной резки широко используется в различных отраслях производства благодаря высокой скорости и точности обработки материала. Станки с ЧПУ обеспечивают перемещение луча по заданной траектории, в результате обработанная деталь будет иметь все требуемые параметры. При этом потери материалам минимальны из-за небольшой ширины реза, обрабатывать края деталей не требуется. Они сразу получаются ровными и аккуратными.

Процесс резки на автоматизированных станках полностью контролируется, это сводит процент брака к минимуму. Обработка материалов на современном оборудовании позволяет воплотить в жизнь самые нестандартные дизайнерские идеи.