Кривые кромки деталей и толстый слой налипшего шлака сорвут сроки сборки металлоконструкций и увеличат производственный брак. Попытки резать толстый стальной лист наобум, без учета теплопроводности сплава, обернутся деформацией заготовок и финансовыми потерями.
Качественная лазерная резка металла исключает ручную слесарную зачистку кромок за счет точной синхронизации давления вспомогательного газа, подбора мощности излучателя и правильного позиционирования фокуса луча. Точная настройка этих трех параметров обеспечивает стабильный рез и чистоту готовой детали с точностью позиционирования до 0.1 мм.
Газовая среда: как выбор азота или кислорода меняет качество кромок
Выбор технологического газа определяет скорость раскроя листового проката и чистоту готового торца детали. При работе с углеродистыми сталями лазерная резка металла выполняется с подачей кислорода, который инициирует экзотермическую реакцию горения и ускоряет прожиг материала. Кислородный раскрой эффективен, но оставляет на кромках темный налет окалины, мешающий последующему нанесению порошковой краски.
Нержавеющую сталь, латунь и алюминиевые сплавы раскраивают исключительно в среде азота под давлением от 10 до 20 бар. Инертный газ не вступает в реакцию со сплавом, а просто выдувает расплав из зоны реза, сохраняя чистый металлический блеск кромки без следов оксидов. Для эффективного удаления шлака важно правильно подбирать давление газа под толщину заготовки.
Оптимальные параметры давления технологического газа при обработке различных металлов:
- тонкая нержавеющая сталь толщиной до трех миллиметров требует подачи чистого азота под давлением около 15 бар;
- низкоуглеродистая сталь толщиной от пяти миллиметров качественно раскраивается кислородом при давлении до пяти бар;
- листовой алюминий толщиной до двух миллиметров эффективно обрабатывается в среде азота под давлением от 12 до 16 бар.
Превышение или падение давления в газовом тракте мгновенно приводит к дефектам. Слабый поток азота не успевает выдуть расплав, из-за чего на нижней грани листа образуется твердый грат. Стоимость погонного метра реза при этом увеличивается, так как деталь требует ручной слесарной доработки, цена которой варьируется от 50 до 150 руб. за метр.
Правильный выбор газовой смеси защищает кромку от нагара, но скорость и чистота раскроя зависят также от общей тепловой энергии луча.
Соотношение мощности волоконного излучателя и толщины заготовки
Производительность координатного стола напрямую зависит от мощности оптоволоконного источника. Для обработки тонкого листового проката толщиной до двух миллиметров рационально использовать излучатели мощностью один киловатт. Избыточный нагрев на тонком металле вызовет коробление заготовки из-за локального термического расширения.
Крупные детали из углеродистой стали толщиной от шести до 12 миллиметров требуют применения промышленных станков с излучателями мощностью от трех до6 киловатт. Оптоволоконные источники брендов IPG или Trumpf генерируют плотный световой пучок, который мгновенно прожигает толстый металл и удерживает стабильную скорость перемещения лазерной головки.
Зависимость предельной толщины раскроя от мощности лазерного источника:
- компактный излучатель мощностью один киловатт чисто режет конструкционную сталь толщиной до четырех миллиметров;
- средний источник мощностью три киловатта легко справляется с нержавеющим листом толщиной до 10 мм;
- мощный лазерный комплекс на6 киловатт стабильно кроит алюминиевые плиты толщиной до 16 мм.
При выборе оборудования для производства закладывают запас по мощности около 20%. Работа лазера на предельном режиме ускоряет деградацию диодов накачки и приводит к быстрому помутнению защитных стекол. Стабильный резерв мощности гарантирует ровный рез без недорезов и сохраняет правильную геометрию даже мелких технологических отверстий.
Помимо мощности источника, для предотвращения брака критически важно точно определить точку фокусировки светового потока внутри заготовки.
Тонкая настройка положения фокуса оптической головки ЧПУ
Смещение фокусной точки лазера относительно плоскости листа определяет геометрию получаемого шва и шероховатость торца. При раскрое тонкой конструкционной стали фокус луча наводят на верхнюю границу листа или утапливают внутрь металла не более чем на 0.5 мм. Это дает минимальное пятно нагрева, обеспечивая высокую скорость реза и тонкий шов без наплывов.
Высоколегированные стали и алюминий требуют настройки отрицательного фокуса, когда точка максимальной концентрации энергии смещается к нижней поверхности листа. Отрицательное фокусное расстояние расширяет канал реза снизу, облегчая выход вязкого расплава под воздействием струи азота. Ошибка юстировки в этой ситуации приведет к налипанию облоя, который намертво сцепляется со сплавом.
Юстировка линз на современных лазерных станках выполняется автоматически через систему ЧПУ, исключая человеческий фактор при переходе с одной марки стали на другую. Оператору остается лишь следить за чистотой сопла и вовремя менять расходные элементы оптической головки. Своевременное обслуживание защитного стекла предотвращает падение мощности луча и сохраняет стабильность раскроя на протяжении всей смены.
Источник: https://omznov.ru/services/lazernaya-rezka-metalla/
