Возможности лазерной резки, как финишной операции при изготовлении деталей различного класса.

В.В. Блинков, Д.И. Кондратюк, ОАО НИАТ

В конструкциях изделий авиационной техники широкое применение находят детали из листовых заготовок целого ряда конструкционных материалов, как металлов так и композитов.

Важнейшим направлением интенсификации производства деталей из листовых материалов является разработка и внедрение новых технологий их изготовления, способствующих повышению как качества и надёжности, так и экономических показателей производства. К таким видам обработки, получившим широкое промышленное внедрение во многих отраслях, относится лазерная технология листового раскроя. Спецификой технологии лазерной резки является наличие в кромках реза зоны, подверженной высоким температурным изменениям.

Данная статья посвящена исследованиям процессов лазерного раскроя целого ряда конструкционных материалов, широко используемых в различных отраслях, изучению возможности использовать лазерную резку в качестве конечной операции (без дополнительной доработки кромок реза) при изготовлении деталей, работающих в различных условиях с точки зрения нагруженности и воздействия окружающих сред.

В данном сообщении обобщаются материалы, полученные при отработке технологии резки с помощью газовых и твердотельных лазеров, мощностью до 2000Вт, имеющих непрерывный и импульсный режимы работы. Длительность лазерных импульсов могла варьироваться от долей до единиц милисекунд, при этом максимальная средняя мощность излучения достигала 550 — 600 Вт. В качестве вспомогательных газов использовались кислород, азот или аргон в зависимости от обрабатываемого материала. Предельная величина давления вспомогательного газа не превышала 1,1 МПа.

Основными параметрами, определяющими процесс лазерной резки являются:

• скорость резки, м / мин . — Vр
• мощность лазерного излучения, Вт — W ,
• давление вспомогательного газа, МП — Р ,
• диаметр сфокусированного пятна, мм – df,

Для импульсного режима к этим параметрам добавляются:

• — частота следования импульсов, Гц – ν,
• — длительность импульсов, мс – Ти,
• — средняя мощность излучения, Вт – Wср.

Изменяя вышеназванные технологические параметры и режимы работы лазера отрабатывались условия, обеспечивающие наилучшее качество резки конструкционных материалов, которое определялось минимальными значениями шероховатости поверхности резки, количества грата, оставшегося на нижней кромке реза и ширины реза. На этих режимах вырезались образцы, которые подвергались различным исследованиям и испытаниям. Для сравнительного анализа аналогичные образцы изготовлялись традиционным фрезерованием с шероховатостью, соответствующей качеству лазерной резки.

В наших исследованиях мы ограничивались толщинами материала, не превышающими 3,0 мм. Данный выбор объясняется тем, что при этих толщинах нам удавалось получить шероховатость поверхности реза, соответствующую чистовому фрезерированию. Исследованию подвергались различные алюминиевые и титановые сплавы, нержавеющие и высокопрочные стали, а также целый ряд полимерных композиционных материалов.

Как показали эксперименты, общей закономерностью при резке металлов является то, что для импульсного режима работы лазера, в сравнении с непрерывным режимом, наилучшее качество резки всегда можно получить для больших толщин, а для одних и тех же толщин одинаковое качество получается при меньших значениях давления вспомогательного газа. Так, например, при резке алюминиевых сплавов в непрерывном режиме получить резы без грата удалось только на толщинах, не превышающих 2,5 мм, давление газа при этом было 1,1 МП. Переход на импульсный режим позволил резать без грата толщины до 4,0 мм, а образцы толщиной 2,5 мм удавалось качественно резать при давлении вспомогательного газа (0,3-0,35) МП. Другой общей закономерностью являлось то, что зависимость глубины резки и соответственно качественные показатели для толщин металлов > 3,5 мм имели всегда оптимальное значение давления вспомогательного газа, после увеличения которого вышеназванные параметры практически не менялись.

Далее рассмотрим более детально основные закономерности резки конкретных конструкционных материалов.

Лазерной резке подвергались следующие алюминиевые сплавы: дуралюминий D 16 (Си — Мg — Мn), сплавы повышенной прочности В 95 ( А1 — Сu — Мg — Мn – Zn),свариваемые литиевые сплавы 1420 ( А1 — Мg — Li — Zn ) ,АМГ (Al-Mg-Ti).

Некоторые зависимости параметров качества от параметров технологического процесса представлены на рис.1. Металлографические и фрактографические исследования показали, что рельеф поверхности реза и толщина разрезаемого металла мало зависят от марки сплава и определяются в основном режимами резки. Высокие значения температур нагрева металла в зоне обработки приводят к существенным изменениям структуры металла зоны термического влияния (рис. 2). За поверхностью реза следует литая зона, за ней зона рекристаллизации, которая характеризуется пережогом по границам зерен, что приводит к образованию отдельных продольных и поперечных трещин при резке алюминиевых сплавов с кислородом.

Рис. 1а. Зависимость шероховатости поверхности реза для алюминиевого сплава D16 от давления кислорода. W=800W, Vp=1.87 m/min, d=1.2 mm.

Рис. 1б. Зависимость ширины реза для алюминиевого сплава D16 от мощности лазерного излучения. D=1.2 mm, Vp=1.87 m/min, PNz=1.1 Mpa.

Рис. 1с. Зависимость шероховатости поверхности реза для алюминиевого сплава D16от скорости резки. W=650W,d=1.2 mm, PO2=1.1 Mpa.

Рис. 2. Микроструктура металла в зоне лазерной резки алюминиевого сплава D16.

Общая глубина проникновения трещин в металл не превышает 0,3 мм для сплавов толщиной 3,0 мм (рис. 3). У сплавов меньшей толщины глубина опасной зоны уменьшается, так для толщин образцов 1,5 мм она не превышает 0,1 мм. При резке алюминиевых сплавов с азотом качество поверхности кромок реза улучшается, трещины отсутствуют, глубина зоны термического влияния уменьшается.

Рис. 3. Наличие трещин на поверхности реза алюминиевого сплава при лазерной резке с кислородом.

Исследования распределения легирующих примесей в зоне термического влияния у поверхности реза показали, что не наблюдается их выгорание или ликвации (рис. 4).

Рис. 4. Распределение легирующих элементов в зоне лазерной резки алюминиевого сплава D16.

Испытания образцов из алюминиевых сплавов после лазерной резки на малоцикловую усталость показали, что их долговечность снижается в сравнении с образцами изготовленными фрезерованием. Причём, для образцов, вырезанных с кислородом, источником снижения прочности служат микротрещины, образующиеся на поверхности реза. При резке с азотом малоцикловая усталость возрастает, однако она меньше чем для образцов, изготовленных фрезерованием.

Исследования коррозионных свойств образцов, вырезанных лазером и изготовленных фрезерованием, показали, что уровень их коррозионной стойкости практически одинаковый.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что использование для изготовления ресурсных деталей, испытывающих знакопеременные нагрузки, лазерной резки требует последующей механической доработки кромок резки на глубину зоны термического влияния.

Аналогичные вышеописанным исследования были проведены и для титановых сплавов. Лазерной резке подвергались сплавы классов α, α+β, β. Чтобы избежать образования на поверхности реза газонасыщенного альфированного слоя в качестве вспомогательного газа при резке титановых сплавов использовался аргон.

Влияние основных технологических параметров лазерной резки на качество поверхности резки, как и в предыдущем случае, практически не зависит от марки сплава и определяются в основном толщинами обрабатываемого материала. То же самое относится и к закономерностям формирования зон термического влияния. В верхней части практически отсутствует зона литого металла. В средней и нижней частях поверхности реза она присутствует, увеличивается к нижней кромке (рис. 5).За зоной литого металла следует зона с укрупнённым зерном. Статистический анализ зон реза на образцах показал, что для образцов толщиной 2,5 — 3,0 мм максимальная зона изменённой структуры (у нижней кромки поверхности реза) не превышал 0,35 мм для резки в непрерывном режиме работы лазера и 0,25 — 0,27 мм для резки в импульсном режиме. У верхней кромки поверхности реза эта величина в 3 — 4 раза меньше.

5а. Верхняя часть реза.

5б. Средняя часть реза.

5с. У нижней кромки реза.

Рис. 5. Микроструктура металла в зоне лазерной резки титанового сплава.

Замеры микротвёрдости по глубине реза в зонах термического влияния показали, что она практически не отличается от значений для основного металла. Это свидетельствует о том, что для исследуемых толщин газонасыщение в поверхностном слое не наблюдается.

Проведённые дополнительные исследования для образцов титановых сплавов > 3,0 мм показали, что у нижней кромки поверхности реза значение микротвердости несколько возрастает. Это можно объяснить невозможностью в узкой щели реза защитить расплавленный металл у нижней кромки от насыщения газами из окружающей среды. Спектральные исследования этих зон подтвердили наличие в металле поверхности кислорода и азота.

Микрорентгеноспектральный анализ образцов показал, что лазерная резка не изменяет концентрацию легирующих элементов в поверхностном слое реза в сравнении с основным металлом.

Механические испытания образцов толщинами до 3,0 мм показали, что лазерная резка не изменяет показатели малоцикловой усталости в сравнении с контрольными образцами, полученными фрезерованием. При толщине образцов больше 3,0 мм наблюдалось снижение механической прочности.

Исследования поверхности излома показал, что очаг разрушения находится со стороны нижней кромки поверхности реза там, где обнаружен альфированный слой. На основании проведённых исследований можно сделать вывод, что лазерная резка не изменяет эксплуатационных свойств деталей, изготовленных из титановых сплавов толщинами меньше 3,0 мм.

В качестве конструкционных сталей для исследований были выбраны высокопрочная мартенситностареющая сталь (ВНС-2), нержавеющая сталь (12Х18Н10Т), высокопрочная сталь ЗОХГСА и углеродистые стали Ст20 и Ст3. При лазерной резке этих сталей применялся кислород и азот. На образцах, где в качестве вспомогательного газа использовался кислород, поверхность реза окислена, а сама окисная плёнка покрыта мелкими трещинами. Наибольшая её толщина наблюдалась для стали 12 Х18Н10Т. При использовании азота окисной пленки на поверхности реза нет.

Измерение микротвёрдости в зоне резки вышеназванных сталей показало, что наибольшему влиянию от воздействия лазерного луча подвергалась кромка реза на глубину зоны термического влияния у стали ЗОХГСА. Сталь 12Х18Н10Т упрочняется очень локально и незначительно, а микротвёрдость стали ВНС-2 не изменяется (рис 6).

Рис. 6. Значение микротвёрдости металла в зоне лазерной резки для сталей 30ХГСА, ВНС-2 и 12Х18Н10Т.

Исследования механической прочности образцов после лазерной резки подтвердили влияние кислорода на качество резки стали 12Х18Н10Т. Так долговечность этих образцов снижалась в 2-3 раза в сравнении с резкой в азоте . В то же время на долговечность образцов из стали ВНС -2 состав вспомогательного газа влияние не оказывал, аналогичный результат наблюдался и для образцов стали Ст20 и Ст3.

Сравнительные испытания образцов из этой стали, изготовленных фрезерованием, показал, что их усталость соответствует образцам после лазерной резки с соответствующей чистотой поверхности. Для стали 12Х18Н10Т это соответствие наблюдалось при лазерной резке с использованием азота.

В последние годы всё более широкое применение в качестве конструкционных материалов находят полимерные композиционные материалы. Применение ПКМ для авиационной техники нового поколения стало одним из основных средств снижения массы конструкций и повышение их технических характеристик.

Рост применения деталей из ПКМ диктует необходимость создания эффективных методов их размерной обработки.

Для метода механической обработки, в основном применяемого при размерной обработке деталей из ПКМ, характерна низкая производительность и большой объём ручного труда при финишной доработке. Значительное абразивное действие наполнителя ПКМ на режущие кромки приводят к интенсивному износу дорогостоящего инструмента. При использовании для размерной обработки алмазного инструмента происходит его быстрое засаливание. Сравнительная малая прочность соединения слоистого наполнителя со связующим приводит к расслаиванию пластика под действием сил резания. При механической обработке деталей из ПКМ остро стоит вопрос защиты персонала и окружающей среды от воздействия образующейся при резке пылевидной стружки чрезвычайно вредной для здоровья.

Кроме того, используемое для механообработки оборудование является барьером на пути широкого внедрения ИПИ – технологий, так как низкий уровень его автоматизации не обеспечивает прямого восприятия цифровых моделей изделий, созданных конструктором в СAD – среде.

В наших экспериментах лазерной резке подвергались стеклопластики, органопластики, углепластики толщинами до 4,0 мм.

Исследования качества поверхности после лазерной резки показало, что рельеф поверхности состоит из чередующихся бороздок, поверхность покрыта обугленной коркой, в некоторых местах наблюдалось расслоение волокон.

После очистки кромки от обугленного слоя поверхность имеет первоначальное состояние. Толщина повреждённого слоя для образцов составила: (0,3-0,6) мм для стеклопластиков в направлении волокон; (0,3-0,5) мм для органопластиков; (0,2 -0,3) мм для углепластиков (рис 7).

7а. Углепластик.

7б. Стеклопластик

7с. Органопластик.

Рис. 7. Структура полимерного композиционного материала в зоне лазерной резки.

Механические испытания образцов ПКМ после лазерной резки показали, что: статическая прочность практически не снижается по сравнению с показателями контрольных образцов. Выносливость углепластиков к знакопеременным нагрузкам снижается в два раза. Для образцов из стеклопластиков и органопластиков после лазерной резки долговечность при знакопеременном нагружении одинакова с контрольными образцами после механообработки.

Т. е. без механической доработки кромок лазерный раскрой можно использовать для изготовления ресурсных деталей из органо и стеклопластиков.

Обобщая вышесказанное можно утверждать о перспективности использования лазерной размерной обработки для целого ряда конструкционных материалов при изготовлении из них ресурсных деталей для различных отраслей промышленности, в том числе авиационной.

Литература:

1. В.В. Блинков. Анализ моделей лазерной резки металлов в среде неактивного газа. Труды Института теоретической и прикладной механики СО РАН, том 7 (24), № 2, стр. 133 — 150,1999 г.

2. В.В. Блинков, Е. Юрчакевич и др. Исследование процесса резки нержавеющей стали и титанового сплава одномодовым СО2 лазером. Материалы совещания « Лазерные технологические установки и перспектива их применения в авиационной промышленности. Выпуск 3, стр. 28 — 35, Москва, 1995 г.

3. В.В. Блинков. Автоматизированное промышленное оборудование для лазерной резки. International Conference on information Technology for Advanced (Manufacturing Systems / ITAM ’01) Nonjing, China, September, 2001г. .

4. В.В. Блинков. А. Макашов и др. Моделирование процесса лазерной резки металлов с неактивным вспомогательным газом. Труды Международной Conference on Industrial Laser and Laser Application, Russia, June 1995 ,р. 250 — 255 .

что вы о ней знали, но успели забыть (2 часть)

Основные процессы при лазерной резке, влияющие на ее качество, всем давно и хорошо известны: нагрев, расплавление, частичное испарение металла и дальнейшая эвакуация расплавленного материала из зоны резки с помощью вспомогательного газа. Газ, пожалуй, — ключевой участник процесса, влияющий на качество кромки.

 

Вспомогательный газ

 

 

Если подумать, словосочетание «вспомогательный газ» в отношении лазерной резки не самым лучшим образом отражает реальную его функцию. Газ в процессе резки не просто помощник, а, скорее, партнер, работающий в тесном сотрудничестве с лазерным лучом [1].
В случае кислорода это механическая эвакуация расплава и его участие в процессе резки за счет дополнительного нагрева теплом, выделяемым при экзотермической реакции. В случае инертного азота это только механическое удаление расплава. Это всем настолько давно и хорошо известно, что многие операторы на производстве, в особенности только начинающие работать с лазером, даже и не думают управлять параметрами газа в случае получения кромки низкого качества. Зачастую для повышения качества кромки операторы просто снижают скорость резки. Да, эта уловка работает. Качество кромки от этого зачастую становится лучше. Но при этом падает производительность станка и нивелируется основная задача лазерной резки, для которой, собственно, и приобретался лазерный станок — делать много деталей с большой скоростью при достойном качестве и точности. В чем еще может крыться проблема качества кромки, кроме скорости? Возможно, в давлении газа, что легко проверить, меняя его в таблице рабочих параметров станка. Возможно, дело в расходе газа, который — да, зависит от давления, но реально определяется диаметром сопла. Проверка влияния диаметра сопла займет немного больше времени, так как потребует замену сопловой насадки. Да и не во всех компаниях имеется полный набор сопловых насадок с диаметрами от 0,8 мм для кислорода до 3(+) мм, более типичных для азота. Проблема может также быть связана и с неоптимальным зазором между торцом сопла и поверхностью металла, с фокусировкой излучения, то есть с неоптимальным положением фокальной плоскости относительно листа. А еще нестабильное качество кромки может быть вызвано нестабильным качеством газа. Начнем с выбора газа.

 

Выбор газа: дорогой газ снижает себестоимость!

 

 

Выбор вспомогательного (режущего) газа должен быть основан на тщательном анализе производственного цикла и всех затрат, в том числе и на газ, будь то азот, кислород или сжатый воздух. Благодаря экзотермической реакции окисления кислород позволяет эффективно резать более толстые материалы при сравнительно низкой мощности лазера, однако если кромки пойдут под сварку или окрашивание, то оксиды будет необходимо зачищать. Резка азотом, конечно же, происходит без образования оксидов, но чистая кромка (без грата) при резке азотом требует высокого давления и расхода газа.

 

Как правило, кислород используется для резки низкоуглеродистой стали любой толщины. Бывает, что им режут алюминий и его сплавы, иногда нержавеющую сталь толщиной до 5 мм и медь. Нержавеющую сталь толщиной более 5 мм, как правило, режут азотом (если хватает мощности лазера), так как чистый азот дает более чистую и блестящую кромку. Повышенный расход азота компенсируется отсутствием дополнительных операций по зачистке: чем ниже содержание кислорода в качестве примеси, тем более блестящая кромка реза.

 

Резка воздухом или азотом из азотного генератора с годами стала весьма популярной. Но с учетом того, насколько чист (без масла и паров воды) воздух или азот и достаточно ли его давление. Воздух используется прежде всего для тонких материалов и когда вообще нет никаких требований к кромке. Поскольку воздух состоит в основном из азота, то и давление его должно быть высоким. Компрессор не всегда может обеспечить давление, достаточное для чистого реза. К тому же если в сжатом воздухе содержится остаточное масло или вода, то в результате пленки масла (или воды) будут осаждаться на линзу, повысится поглощение и рассеяние лазерного излучения на линзе, приводя к ее разрушению, снижению режущей мощности и даже прекращению резки.

 

Что проверяем, если качество резки неудовлетворительное (АЛГОРИТМ)

Фокусировка. Проверить оптимальность положения фокуса для данного материала и газа по оптимальной ширине реза.
Сопло должно быть чистым и неповрежденным.
 

Мощность лазера. Должна соответствовать паспортным характеристикам станка и оптимуму для данной толщины материала. Если есть проблема, проверяйте форму пятна, вертикальность и уровень мощности, дошедший до поверхности металла.
 

Скорость резки. Если соответствия рекомендациям производителей нет, необходимо искать оптимальную скорость самостоятельно. Если положение фокуса уже оптимальное, то одной из возможных причин несоответствия может быть отличие химического состава металла от того, с чем работали производители станка.

 

Режущий газ.
a. Проверить тип газа — кислород или азот. Оценить правильность выбора газа для данного материала можно, исходя из типа и толщины металла, а также приняв во внимание последующие операции и необходимость постобработки кромки. Если деталь из черного металла, толщиной до 5 мм, то в том случае, если кромка идет под сварку или порошковое окрашивание, лучше применять азот. Во всех других случаях — кислород. Нержавеющую сталь, как правило, режут азотом.
b. Необходимо учесть показатели чистоты и состав примесей газов, рабочее давление и диаметр сопла.
 

Расстояние от края сопла до поверхности листа. Оно не должно быть слишком большим, до 1 мм. Если расстояние слишком большое, газ неоптимально попадает в зону резки и эффективность удаления расплава оттуда снижается.

 

 

Азот из генератора также, как правило, используется для резки тонких материалов при невысоких требованиях к качеству кромки. В случае с генератором надо понимать, что все генераторы работают по принципу: либо объем, либо чистота газа. То есть чем чище требуется газ, тем его будет меньше. Поэтому вам придется использовать дополнительные расширительные емкости для азота и компрессоры для создания достаточного запаса азота нужной чистоты с необходимым давлением. При этом проблемы с чистотой и примесями в азоте могут оказаться теми же, что и при резке сжатым воздухом или техническим азотом низкой чистоты. Это остаточное масло (редко, но возможно), пары воды и, как следствие, — конденсат на линзе, дальнейшее ее разрушение, снижение качества и скорости резки и так далее. И вот тут пора бы взяться за калькулятор и учесть все прямые, скрытые и косвенные расходы, связанные с резкой сжатым воздухом или азотом из генератора, кроме стандартных: электричества, потребляемого компрессором, занимаемой площади, обслуживания и так далее.

 

Если газ поставляется на ваше предприятие газовой компанией — производителем или поставщиком технических газов, а не производится на вашем предприятии, то у вас появляются гарантии от поставщика или производителя по чистоте газа и составу примесей. И если с азотом для резки проблемы не столько в чистоте, сколько в стабильности состава, то с кислородом это не так. Чистота кислорода обязательно должна быть 99,8–99,95 %. Если чистота кислорода 99,7 % и ниже, то велики шансы, что будет много грата на кромке, а процесс резки будет с нестабильным качеством, в особенности при резке стали толщиной более 5 мм. В наименее благоприятном случае резка может практически остановиться. Вот и получается, что газ высокого качества со стабильным составом снизит себестоимость резки за счет роста скорости, снижения брака, исключения дополнительных операций постобработки и так далее.

 

Разбираясь в причинах брака, имеет смысл систематически разобраться с каждым из параметров, исключая их по очереди, а когда дело доходит до режущего газа, следует также проследить весь его путь от места производства и раскачки по баллонам до точки его использования на вашем станке в режущей голове.

 

Путь газа от места его производства до режущей головы лазерного станка

 

 

Если у вас возникнут подозрения, что причина брака кроется именно в газе, на самом деле придется проверить каждый этап, начиная с места производства газа, и убедиться в том, что условия производства, хранения и доставки не нарушаются, служба контроля качества предприятия-изготовителя работает, а качество газа остается неизменным от воздухоразделительной установки производителя до ворот вашего предприятия.

 

Вспомогательный/режущий газ может поставляться в газообразном (сжатом) состоянии в баллонах или моноблоках под высоким давлением, а также в сжиженном состоянии. Стандартные параметры баллонов — 40 литров при давлении 150 бар. Однако современные производители технических газов вывели на рынок баллоны объемом 50 литров, в которые газ (например, азот) может быть закачен до давления 300 бар. Из таких баллонов собираются моноблоки, состоящие из 16 связанных в единый сосуд баллонов. Ясно, что вместимость подобного моноблока выше стандартных, состоящих из 40-литровых баллонов. И как следствие, логистика оказывается более выгодной. Моноблоки, как правило, сдаются в аренду. При этом производитель полностью берет на себя их техническое обслуживание и своевременно проводит их проверку.

Формат и объем поставки газа зависит от ежемесячной потребности в газе. Начиная с определенного объема более выгодной становится работа с криогенными газами. В сжиженном виде поставки газа могут осуществляться в криогенных сосудах разного масштаба: от сосуда Дьюара до криогенной емкости с атмосферным испарителем. Параметры такой емкости подбираются в зависимости от вашей потребности в данном газе в месяц и от рабочего давления, требуемого на вход в станок.

 

Как можно убедиться, что условия производства, хранения и поставки не приводят к ухудшению качества газа и вы получаете газ заявленного качества? Только лишь посетив производство — воздухоразделительную установку или станцию наполнения баллонов — и ознакомившись с производственными и логистическими процедурами, а также с контролем качества в тех рамках, в которых позволит вам компания — производитель газов.

 

Если вы приняли решение о работе с криогенными газами и определились с необходимым давлением газа и потребностью в его количестве, нужно думать о том, какой объем криогенной емкости и испаритель какой производительности выбрать. При этом нужно понимать, что основная задача испарителя состоит в том, чтобы обеспечить необходимый для процесса расход газа, то есть объем газа в единицу времени, но не его давление. Оно определяется рабочим давлением емкости. Поэтому для лазерной резки азотом надо либо использовать емкость высокого давления, либо применять дополнительные внешние по отношению к емкости решения, позволяющие поднять давление азота до требуемого для работы станка. Наиболее популярными оказываются криогенные емкости высокого давления, даже, несмотря на то, что в России их установка связана с прохождением определенных процедур в «Ростехнадзоре». В итоге все окупается за счет бесперебойности поставки газа одного и того же качества без необходимости остановки производства даже на время заправки емкости.

Подача газа на станок. Трубопровод.

 

 

В идеале трубопроводы должны быть изготовлены из нержавеющей стали или меди, не должны содержать слишком много соединений труб под прямым углом. Желательно обходы углов делать максимально плавными, с углами обхода более 90 градусов, так как на углах происходит падение давления. При проектировании трубопровода под азотную резку его диаметр должен быть таким, чтобы обеспечить поток азота с нужным расходом на все лазерные станки, которые он призван обслуживать. Не лишне будет также перед использованием трубопровода сделать его тщательную продувку чистым азотом, чтобы избежать попадания загрязнений на линзу. В особенности это важно, если трубопровод медный и собран на пайке.

 

Резка азотом сопряжена с большим расходом газа и, как следствие, с большим ежемесячным потреблением. Напомню для начала, в чем отличие расхода газа от потребления. Зачастую люди путают эти понятия, так как и единицы измерения в обоих случаях кубические метры газа в единицу времени. Разница состоит в том, что расход газа — это функция геометрии газовой магистрали и зависит только от диаметра трубопровода и рабочего давления в ней, в то время как потребление газа — это интегральная характеристика, зависящая от длительности промежутка времени, в течение которого газ потреблялся. Это может быть секунда, час, день, месяц, год. Например, резка азотом требует обеспечения высокого расхода, но если станок не работает, то потребление азота будет нулевым.

 

Если у вас возникли подозрения в отношении трубопровода, не забудьте обратить внимание на все его компоненты начиная от диаметров трубок и заканчивая фиттигнами, вентилями, редукторами, гибкими рукавами, рампами, если таковые имеются. Найдите элемент с минимальным диаметром. Именно он должен обеспечивать расход азота, требуемый для резки.

 

СОПЛО И РАСХОД ГАЗА

 

 

Напомню еще раз, что такое расход газа. По сути, это характеристика трубопровода, зависящая от его диаметра и рабочего давления, а также термодинамических характеристик газа, протекающего через трубу. Расход — это объем газа, который протекает через трубу или отверстие в единицу времени. Чем расход отличается от потребления? Потребление — это интегральная характеристика, которая зависит от того, сколько времени работает установка, то есть сколько времени через отверстие протекает газ. Таким образом, если станок не работает, то потребления газа не будет, но при этом трубопровод (включая сопло) должен обеспечить определенный расход газа в м3/час.

 

Обеспечение расхода газа, достаточного для резки, оказывается очень важным фактором, в особенности для резки волоконным лазером с азотом. Ширина реза при резке волоконным лазером меньше, чем при резке СО2-лазером, поэтому и сопло должно быть большего диаметра. Естественно, что в связи с этим у владельцев производства начинаются сомнения по поводу возрастающей потребности в азоте и, как следствие, возрастающих расходах. Но для правильной оценки себестоимости производства следует учесть, что производительность волоконного лазера при резке азотом в целом выше, в особенности для тонких материалов. Чтобы сделать правильный расчет себестоимости, необходимо просуммировать все расходы и затраты, включая инвестиции в оборудование, обслуживание, запчасти, налоги и зарплаты, затраты на электроэнергию и воду и так далее и подсчитать затраты на 1 погонный метр реза. Тогда выяснится, что рост скорости резки (и, как следствие, рост количества метров реза) приводит к тому, что на 1 метр газа тратится меньше.

 

Тем не менее увеличение диаметра сопла даже на 0,5 мм приводит к куда более заметному росту расхода газа (по квадратичному закону), чем при росте давления (по линейному закону), и об этом стоит помнить в особенности при резке кислородом. Если с ним переборщить, сразу повысится шероховатость кромки и, возможно, появится грат. Происходит это в связи с тем, что при увеличении объема кислорода, участвующего в резке, увеличивается число актов химических реакций окисления. Так как они происходят с выделением тепла (экзотермическая реакция), которое также идет на нагрев и плавление металла, то и расплава становится больше, и выдуть его труднее.

 

Что такое kerf?

 

Короткое английское слово kerf обозначает ширину реза. Совпадает ли она с диаметром луча на поверхности листа? Далеко не всегда. В особенности когда установлен неверный уровень фокусировки.

 

Сфокусированный лазерный пучок имеет максимальную интенсивность при минимальном диаметре именно в фокусе. Вне фокуса пучок, как известно, расширяется, а, следовательно, меняется и ширина реза. Как правило, в программах резки из библиотек станков, созданных и предустановленных производителями станков, все технологические параметры выбраны для определенной ширины реза так, чтобы режущий газ удалял расплав из зоны реза чисто и эффективно. Однако тут есть нюанс. Эти наборы параметров подобраны для определенного материала. Бывают ситуации, когда материал, который в данный момент нужно порезать, отличается от того, что использован при создании библиотеки. В этом случае придется подбирать новые параметры, включая и уровень фокусировки. Когда меняется положение фокуса, меняется и ширина реза. В случае, если рез становится шире, возможно, придется снижать и скорость резки для получения качественной кромки. В итоге можно сказать, что оптимальная ширина реза — это залог максимальной скорости резки при качественной кромке. Оптимизация всех остальных параметров — диаметра сопла, давления газа и так далее только добавит скорость. И тогда ваша технология взлетит.

 

Литература

1. BY: TIM HESTON «Gas gives the big assist in laser cutting»
2. THE FABRICATOR SEPTEMBER 2016, JULY 13, 2015. http://www.thefabricator.com/article/lasercutting/gas-gives-the-big-assi…

 

Источник журнал «РИТМ машиностроения» № 2-2018

 

 

Резка и гравировка оргстекла (акрила) на лазерном станке

В этой статье мы поговорим об особенностях материала, какой он бывает, какой подойдет больше для лазерной резки, как его резать и гравировать.

Особенности материала акрила

Акрил, он же оргстекло или плексиглас – это полимерный пластик, бывает прозрачный, полупрозрачный, зеркальный, цветной.

Применяется в разных областях производства: сувенирная и наградная продукция, наружная реклама, изготовление POS материалов, оформление торговых площадей. Этот материал используется благодаря его прочности и простоте в обработке.

Акриловые стекла существуют двух видов по методу производства, это литые и экструзионные. Каждый вид обладает определенными свойствами и ведет себя по — разному во время лазерной резки.

Экструзионные обладают меньшей расходимостью по толщине листа. Данное стекло не очень подходит для лазерной резки по своим свойствам. Внутри стекла присутствует остаточное напряжение, которое может выплыть в виде трещин в процессе обработки или через несколько дней после обработки.

Лучше всего при резке на лазерном станке использовать акриловые стекла изготовленные методом литья, но у них больше расходимость по толщине листа. При резке сборных элементов это надо учитывать. При этом материал не имеет остаточного напряжения. Производить такой материал дороже чем методом экструзии, но и изделия получаются более качественные.

Вытяжка

Акрил и ему подобные работы проводят с вытяжкой и с закрытой крышкой станка. Это необходимо, чтобы избежать вдыхания вредных веществ, которые выделяются в процессе резки. Отсутствие вытяжки может вызвать воспламенение паров и вызвать возгорание.

Настройки скорости и мощности

Настройки скорости и мощности выставляются в соответствии с тем, какой мощности лазерная трубка у вас установлена. Обычно при резке оргстекла настройки такие же как и при резке фанеры. Качество вырезаемого изделия при увеличении количества проходов падает. Всегда следует прорезать оргстекло с одного прохода. При втором и последующем проходе пары акрила оседают на стенках, возникает шероховатость кромки, пузыри, особенно это видно на материале от 5 до 10 мм. Настройки необходимо подбирать на образце, чтобы при производстве готовой продукции не возникло проблем. При недорезе материала следует либо увеличить мощность излучателя, либо снизить скорость перемещения.

Особенности резки акрила

При резке оргстекла требуется особая аккуратность. Резать этот пластик достаточно легко, но также его легко повредить. Перед резкой оргстекла его необходимо закрепить, что бы лист был неподвижен. Любой, даже незначительный сдвиг материала, это брак изделия, а материал достаточно дорогой, чтобы браковать изделие.

Обдув линзы необходимо сильно убавить, Насколько сильно? Дуньте сами себе на палец так сильно, как сможете, запомните ощущение, а потом суньте палец под лазерную голову и отрегулируйте подачу воздуха чтобы ощущения были похожие.

Эта мера необходима для того, чтобы край вырезаемого изделия оставался зеркальным и не пошел мелкой мутной рябью.

Листы акрила поставляются в пленке с обеих сторон. Не снимая пленок мы кладем его на резку, чтобы не повредить.

Гравировка акрила

При гравировке есть свои особенности. Гравировка также выполняется со слабым обдувом, как и резка, за исключением контурной гравировки, ее выполняют без обдува. Контурная гравировка выполняется на минимальной мощности и без обдува линзы, тут главное чтобы на поверхности материала образовались тонкие линии. При этом следует следить за чистотой линзы и зеркал, если станок долгое время работал без обдува, необходимо после выполнения работы их протереть.

Перед гравировкой нужно снять пленку, которая находится на материале.

Чтобы на материале не появлялся нагар, перед гравировкой поверхность желательно покрыть тонким слоем мыльного раствора и дождаться его высыхания. После гравировки мыльный раствор удаляется и получается поверхность без нагара по краям гравировки.

Дополнительная обработка акрила после гравировки

Если нагар все же появился, есть несколько способов его убрать.

1. Ацетон. После гравировки протереть места, где образовался нагар ацетоном, но использовать его следует с осторожностью, так как длительное воздействие ацетона начинает растворять акрил и появляется белесый налет.

Ни в коем случае не используйте спирт, от него появляются маленькие трещины, которые уже ничем не убрать.

2. Уайт – Спирит. Он также подходит для удаления нагара с материала.
3. Паста ГОИ. На акрил наносится небольшое количество пасты ГОИ и полируется, тем самым восстанавливая акриловую поверхность.

Такой способ еще подходит для удаления небольших царапин.

FAQ :: Вопросы по лазерным станкам

Вы купили лазерный станок у нас или в другом месте? Не поленитесь прочитать основные особенности использования станка для лазерной резки. В этой статье я собрал наиболее важные моменты и вопросы.

Подключение лазерного станка

Станок необходимо подключать к розетке с честным заземлением. Если такового нет, то у большинства станков идет желто-зеленый провод. Его необходимо вывести на улицу, сделать заземляющий контур и подключиться к нему. Как его правильно сделать — прочитайте в интернете. Там есть полно статей. Также рекомендую поставить УЗО.

Что будет если я включу лазерный станок в розетку без заземления?

Скорее всего, ничего страшного не произойдет. Но учтите, что на трубку подается напряжение более 20 кВ. Это напряжение создает наводки на корпус, из-за чего электроника может начать работать нестабильно. Более того, может случиться так, что какой-то провод замкнет на корпус. Например, провод от блока розжига трубки случайно замыкает на корпус — получаем станок под напряжением более 20 кВ. Если Вы озаботились заземлением и поставили УЗО, то оно сразу отключит станок от электричества и сохранит вам жизнь.

В комплекте со станком не идет чиллер. Вместо него есть только помпа. Как это влияет на работу?

На станках до 100 Вт часто ставится помпа вместо чиллера. Чиллер/помпа нужны для охлаждения трубки. Температура трубки не должна превышать 25 градусов. При температуре 30 градусов — срок службы трубки сокращается вдвое. Если в комплекте со станком идет помпа, то я рекомендую купить емкость объемом 50 литров. При таком объеме трубка никак не влияет на температуру воды.

Кстати, на некоторых моделях ставят чиллер CW3000. На мой взгляд, очень спорное устройство. дело в том, что для охлаждения жидкости он включает вентилятор только лишь при температуре 30 градусов и имеет объем всего лишь примерно 9 литров! Станок очень быстро разогревает эти 9 литров до 30 градусов и только потом в ход подключается вентилятор, что не очень хорошо для трубки. Если у вас мощный станок — от 100 Вт, я рекомендую присмотреться к чиллеру типа CW5000, так как он уже работает по принципу холодильника.

В дальних углах станок режет хуже, чем около зеркала в начале координат.

Здесь есть две причины:

1. Необходимо отъюстировать зеркала, у вас уходит лазерный луч.
2. У вас плохая вытяжка и из-за большого количества дыма лазерный луч гасится.

Задал станку вырезать линию, но она получается неровной.

Скорее всего, нужно подтянуть линзу. Когда станок ведет лазерную головку, линза в ней дребезжит и попадает в разные точки.

P. S. Кстати, очень частая проблема у покупателей. После разбора и прочистки линзы — люди боятся сильно закрутить, чтобы не повредить линзу. В итоге она раскручивается и получается такой эффект.

Насколько вредно смотреть на лазерный луч?

Лазер — Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, дословно: Усиление света в результате вынужденного излучения. Излучение CO2 лазеров имеет длину волны 10.8 мкм — это обычное инфракрасное излучение. Инфракрасное излучение задерживается практически любым типом материала, например его задерживает обычное оргстекло. А вот селенид цикла пропускает инфракрасное излучение, поэтому из этого материала делают линзы. В результате резки и горения материала появляется вспышка — она не такая яркая как при сварке, но не рекомендуется очень долго и близко на нее смотреть.

Какие материалы можно обрабатывать на лазерном станке?

Я описывал это в статье:

Какие материалы можно обрабатывать на лазерном ЧПУ станке с трубкой CO2?

Если коротко — дерево можно, акрил можно, ABS пластик можно, но пары уже вредноваты, тоже самое с пенопластом, полистиролом, и пенокартоном. Категорически нельзя резать на лазерном станке ПВХ! Станок будет испорчен, Ваше здоровье тоже — какая бы хорошая вентиляция ни была.

Я планирую использовать станок в неотапливаемом помещении — что можно сделать?

В качестве охлаждающей жидкости можно использовать антифриз. Однако, мы рекомендуем использовать станок в нормальных условиях: от 15 до 25 градусов. Низкая температура отрицательно влияет на оптический резонатор трубки. Также при низких температурах возможно образование конденсата на зеркалах, из-за чего лазерный луч будет угасать и рассеиваться по пути к линзе.

Я вырезал деталь, но ее грани (там, где был рез лазера) оказались немного скошенными — в чем может быть проблема?

Здесь может быть два варианта:

1. Настройте последнее зеркало — скорее всего, оно бьет не перпендикулярно столу.
2. Почистите линзу и зеркала
3. У вас толстый материал и из-за особенностей работы лазера этого эффекта не избежать. (подробнее в следующем пункте) Можно поставить длиннофокусную линзу
4. P.S. А бывает еще, что скошен один угол и появляется он в том месте, где лазер начинает работу. Это происходит из-за того, что лазерная трубка не мгновенно выходит на полную мощность. Исправить это можно добавлением задержки перед включением лазера, в настройках слоя RuiDa есть два параметра: Open Delay и Close Delay —  задержка начала движения после включения лазерной трубки и задержка выключения лазерной трубки после окончания движения. Вам нужен первый параметр. В плате M2 Nano такой настройки, к сожалению, нет.

Какая линза стоит на моем станке — длиннофокусная, короткофокусная?

На данный момент все наши станки имеют среднефокусную линзу. Если Вы покупали не у нас, то узнать это можно очень просто. Положите материал и по чуть-чуть опускайте стол и делайте тестовый прострел лазера. Зафиксируйте тот момент, когда точка от лазера будет самой тонкой. Измерьте расстояние от поверхности материала до линзы. Если это расстояние равно 2-м дюймам, то линза среднефокусная. Данная линза оптимальная как для резки, так и для гравировки. Если расстояние меньше, то такая линза лучше подходит для гравировки, а если больше 2-х дюймов, то для резки. Чем больше фокусное расстояние, тем меньше скос на толстых материалах.

Как уменьшить нагар на материалах?

Нагар возникает в тех случаях, когда компрессор не успевает подавать достаточное количество воздуха к области реза. Здесь есть два варианта:

1. Купить компрессор помощнее
2. Уменьшить мощность/скорость реза

Нет луча, не появляется лазерный луч

Самая частая проблема — датчик потока воды. Посмотрите — горит ли Water protection (WP) светодиод на блоке розжига? Если не горит, это значит, что у вас пережало трубку с подачей воды или в датчик попал воздух или он залип. Нужно перепрокачать систему и проверить все шланги. Как крайняя мера можно замкнуть контакты, подходящие к датчику потока воды.

Также проверьте все соединения. Прикасаться к любым элементам внутри можно только спустя 15 минут после полного отключения от розетки!

Почему загорается фанера при лазерной резке?

Одна из самых частых причин: недостаточная подача воздуха в зону реза или особенность материала. Проверьте компрессор. Если он поршневой — разберите, смажьте, проверьте пружину.

Какая минимальная мощность может выставляться на лазере?

Минимальная мощность на лазере обычно не равна 1%. Трубки обычно начинают разжигаться примерно на 15% мощности, причем это значение непостоянно даже для одного и того же типа лазерной трубки. Для того, чтобы порезать какой-то тонкий материал или сделать очень-очень легкую гравировку рекомендуем выставить минимальную мощность и максимальную скорость.

Обратите внимание, что на плате M2 Nano максимальная скорость резки составляпет 25 мм/с.

У меня смещение резки относительно гравировки в плате M2 Nano. Что делать?

Настройте параметр ALWAYS OPTIMIZE DATA в нашем видео по настройке станка на базе M2 Nano.

Какие оптимальные скорость и мощность реза для материалов?

Я вам скажу, что два листа фанеры одинаковой марки, одинаковой толщины, купленные в одном магазине, которые хранились в одном месте иногда требуют разной скорости реза. Но усредненные значения все же предоставлю =). Учтите, что это совсем не точные значения. Я бы эти данные только использовал в качестве начальных значений для настройки.

RECI 100w
Материал	Режим	Скорость мм/сек	Мощность	Дополнительно
Фанера 3 мм	Рез	35-40	65
Фанера 3 мм	Гравировка	150	10 или 12
Фанера 6 мм	Рез	15-18	65/65
RECI 80-90W
Материал	Режим	Скорость мм/сек	Мощность	Дополнительно
Фанера 3 мм	Рез	25-35	65
Фанера 3 мм	Гравировка	150-250	8-9 или 12-13
Фанера 5 мм	Рез	15-18	65/65
Фанера 6 мм	Рез	10	65
Акрил 6-10 мм	Рез	10	65
Спец. Пластик для грав.	Гравировка	150-250	от 8 до 9	Короткофокусная линза в приоритете
80-90W Noname
Материал	Режим	Скорость мм/сек	Мощность	Дополнительно
Фанера 3 мм	Рез	17-20	78	Пока новая, потом как для 60
Фанера 3 мм	Гравировка	150-250	12 или 13	Разница по мощности 25%
Фанера 5 мм	Рез	9	78/78
Фанера 6 мм	Рез	6	78/78
Акрил 6-10 мм	Рез	4	78	Сильный обдув
Спец. Пластик для грав.	Гравировка	150-250	8 или 9	Короткофокусная линза в приоритете
60W Noname
Материал	Режим	Скорость мм/сек	Мощность	Дополнительно
Фанера 3 мм	Рез	14-16	78
Фанера 3 мм	Гравировка	160	14
Пластик для гравировки	Рез	25	85
Пластик для гравировки	Гравировка	160	13
Акрил (оргстекло) 3 мм	Рез	18	от 65 до 70

Газ для лазерной резки металла — зачем нужен и каким бывает?

Обязательное условие для современной лазерной резки металла — струя сжатого газа, подаваемая в зону реза. Суть лазерной резки в том, чтобы расплавить материал в нужных областях — и удалить получившийся расплав, оставив необходимый контур. За плавку металла отвечает сам лазерный луч, а за удаление расплава — как раз‑таки газ. Но это не единственная функция, которую он выполняет.

5 функций вспомогательного газа при лазерной резке

1. Уже упомянутая основная функция — удаление расплава из зоны резки.
2. Дополнительно струя газа охлаждает края разреза. Одно из важных преимуществ лазерной резки перед другими способами раскроя металла — отсутствие тепловых деформаций. Это преимущество растет из того, что при лазерной резке сильному нагреву подвергается только область реза, а нагрев остальных областей недостаточен для деформации. Во многом это преимущество объясняется именно охлаждением от струи газа.
3. Струя газа в зоне резки не дает образоваться очагу плазмы, который непредсказуемо изменил бы протекание резки.
4. Газ, направленный в нужном направлении, защищает оптику лазера от расплавленного и испаренного металла, который мог бы повредить ее.
5. Пятая функция зависит от того, какой газ выбран. Оба варианта нужны, но подходят для разных материалов:
   • активный газ включается в экзотермическую реакцию и делает резку быстрее и эффективней;
   • инертный газ, напротив, отсекает от зоны резки активный газ воздуха и не дает краям разреза реагировать с ним.

Вспомогательные газы, которые можно применять при резке

Есть 4 основных варианта вспомогательных газов, которые используются при лазерном раскрое металла.

• Активный газ — кислород.
• Условно инертный газ — азот.
• Настоящие инертные газы — например, аргон и гелий.
• Атмосферный воздух.

Сейчас подробно разберем каждый из них.

Лазерная резка с использованием кислорода

Кислородная резка — метод, который используют для:

• углеродистых сталей;
• сталей с низким содержанием легирующих добавок.

Кислород — окислитель, важный участник экзотермических реакций. При подаче в зону резки он увеличивает выделение тепла — и таким образом делает процесс быстрее и эффективней.

Но у окислительной активности кислорода есть и второе следствие — окислиться могут и кромки разреза. А этого допускать нельзя. В случае с черной и низколегированной сталью этот процесс можно контролировать путем грамотного расчета. Для других материалов контролировать окисление сложнее — и поэтому резка в кислороде портит их кромки.

Лазерная резка с использованием азота

Азот в лазерной резке используется как условно инертный газ. Что значит «условно»? Азот не является инертным газом в полном смысле слова. Он тоже вступает в химические реакции. Но он не является окислителем — а именно реакций окисления и горения стремятся избежать производственники при работе с большей частью металлов.

В азоте режут:

• нержавейку,
• высоколегированные стали,
• алюминий,
• никель.

Азот не просто не вступает в окислительные реакции в зоне разреза сам — струя сжатого азота вытесняет из зоны разреза атмосферный воздух, содержащий кислород. И этот кислород, соответственно, также не портит разрез.

Что может сделать кислород при резке алюминия? Испортить основное качество лазерной резки — чистые и ровные края разрезов. При раскрое алюминия в кислороде края получаются неровными, испещренными заусенцами. Раньше алюминий все равно резали в кислороде, потому что мощностей установок не хватало — а потом механически обрабатывали края, чтобы исправить их качество. Но с механической обработкой производство, естественно, становилось дольше и дороже. Теперь же в этом нет нужды — станки мощные, можно использовать азот и получать качественный рез сразу.

Лазерная резка в истинных инертных газах

Истинные инертные газы — такие как аргон и гелий — не только не участвуют в окислении, но и вообще не реагируют с расплавленным в резке материалом. И, соответственно, вытесняют из зоны резки все газы, которые могли бы с ним прореагировать.

Для большинства металлов в лазерной резке это просто не нужно. Ну ничего страшного не произойдет, если у алюминия будет возможность реагировать с азотом. Но, вот, например, титан…

При лазерной резке титана могут возникнуть не только ненужные оксиды, которые портят качество реза, но и соединения титана с азотом. Они отличаются повышенной хрупкостью — и их там быть не должно. Значит, резать титан в азоте нельзя. Зато можно в истинных инертных газах.

Однако эти инертные газы стоят значительно дороже азота — поэтому используют их только в тех случаях, когда без них действительно не обойтись.

Лазерная резка в атмосферном воздухе

Этот вариант резки лишен основных преимуществ кислородной и азотной резки. Зато сырье для него — очень дешевое, с помощью компрессора его можно брать просто из окружающего пространства.

С одной стороны, кислород в нем есть — значит, резка немного ускоряется. Но со скоростью резки в кислородной струе не сравнится. На более долгую резку уходит больше электроэнергии — так что экономия на газе становится несколько сомнительной.

С другой стороны, благодаря тому же свойству его не рекомендуется использовать для резки материалов, у которых проблемы с окислением.

Лазерная резка в различных газах в «Металл‑Кейсе»

Мы режем металл в кислороде, азоте и инертных газах. Давайте обсудим конкретику — что вас интересует? Какой материал, какие детали и какой объем партии? Наш специалист готов рассчитать стоимость и сроки вашего возможного заказа, чтобы вы могли принять взвешенное решение, хотите ли работать с нами. Отправьте нам ваш контактный телефон через форму ниже, чтобы он мог связаться с вами.

ГОСТ 14792-80 «Детали и заготовки, вырезаемые кислородной и плазменно-дуговой резкой. Точность, качество поверхности реза»

Искать все виды документовДокументы неопределённого видаISOАвиационные правилаАльбомАпелляционное определениеАТКАТК-РЭАТПЭАТРВИВМРВМУВНВНиРВНКРВНМДВНПВНПБВНТМ/МЧМ СССРВНТПВНТП/МПСВНЭВОМВПНРМВППБВРДВРДСВременное положениеВременное руководствоВременные методические рекомендацииВременные нормативыВременные рекомендацииВременные указанияВременный порядокВрТЕРВрТЕРрВрТЭСНВрТЭСНрВСНВСН АСВСН ВКВСН-АПКВСПВСТПВТУВТУ МММПВТУ НКММПВУП СНЭВУППВУТПВыпускГКИНПГКИНП (ОНТА)ГНГОСТГОСТ CEN/TRГОСТ CISPRГОСТ ENГОСТ EN ISOГОСТ EN/TSГОСТ IECГОСТ IEC/PASГОСТ IEC/TRГОСТ IEC/TSГОСТ ISOГОСТ ISO GuideГОСТ ISO/DISГОСТ ISO/HL7ГОСТ ISO/IECГОСТ ISO/IEC GuideГОСТ ISO/TRГОСТ ISO/TSГОСТ OIML RГОСТ ЕНГОСТ ИСОГОСТ ИСО/МЭКГОСТ ИСО/ТОГОСТ ИСО/ТСГОСТ МЭКГОСТ РГОСТ Р ЕНГОСТ Р ЕН ИСОГОСТ Р ИСОГОСТ Р ИСО/HL7ГОСТ Р ИСО/АСТМГОСТ Р ИСО/МЭКГОСТ Р ИСО/МЭК МФСГОСТ Р ИСО/МЭК ТОГОСТ Р ИСО/ТОГОСТ Р ИСО/ТСГОСТ Р ИСО/ТУГОСТ Р МЭКГОСТ Р МЭК/ТОГОСТ Р МЭК/ТСГОСТ ЭД1ГСНГСНрГСССДГЭСНГЭСНмГЭСНмрГЭСНмтГЭСНпГЭСНПиТЕРГЭСНПиТЕРрГЭСНрГЭСНсДИДиОРДирективное письмоДоговорДополнение к ВСНДополнение к РНиПДСЕКЕНВиРЕНВиР-ПЕНиРЕСДЗемЕТКСЖНМЗаключениеЗаконЗаконопроектЗональный типовой проектИИБТВИДИКИМИНИнструктивное письмоИнструкцияИнструкция НСАМИнформационно-методическое письмоИнформационно-технический сборникИнформационное письмоИнформацияИОТИРИСОИСО/TRИТНИТОсИТПИТСИЭСНИЭСНиЕР Республика КарелияККарта трудового процессаКарта-нарядКаталогКаталог-справочникККТКОКодексКОТКПОКСИКТКТПММ-МВИМВИМВНМВРМГСНМДМДКМДСМеждународные стандартыМетодикаМетодика НСАММетодические рекомендацииМетодические рекомендации к СПМетодические указанияМетодический документМетодическое пособиеМетодическое руководствоМИМИ БГЕИМИ УЯВИМИГКМММНМОДНМонтажные чертежиМос МУМосМРМосСанПинМППБМРМРДСМРОМРРМРТУМСанПиНМСНМСПМТМУМУ ОТ РММУКМЭКННАС ГАНБ ЖТНВННГЭАНДНДПНиТУНКНормыНормы времениНПНПБНПРМНРНРБНСПНТПНТП АПКНТП ЭППНТПДНТПСНТСНЦКРНЦСОДМОДНОЕРЖОЕРЖкрОЕРЖмОЕРЖмрОЕРЖпОЕРЖрОКОМТРМОНОНДОНКОНТПОПВОПКП АЭСОПНРМСОРДОСГиСППиНОСНОСН-АПКОСПОССПЖОССЦЖОСТОСТ 1ОСТ 2ОСТ 34ОСТ 4ОСТ 5ОСТ ВКСОСТ КЗ СНКОСТ НКЗагОСТ НКЛесОСТ НКМОСТ НКММПОСТ НКППОСТ НКПП и НКВТОСТ НКСМОСТ НКТПОСТ5ОСТНОСЭМЖОТРОТТПП ССФЖТПБПБПРВПБЭ НППБЯПВ НППВКМПВСРПГВУПереченьПиН АЭПисьмоПМГПНАЭПНД ФПНД Ф СБПНД Ф ТПНСТПОПоложениеПорядокПособиеПособие в развитие СНиППособие к ВНТППособие к ВСНПособие к МГСНПособие к МРПособие к РДПособие к РТМПособие к СНПособие к СНиППособие к СППособие к СТОПособие по применению СППостановлениеПОТ РПОЭСНрППБППБ-АСППБ-СППБВППБОППРПРПР РСКПР СМНПравилаПрактическое пособие к СППРБ АСПрейскурантПриказПротоколПСРр Калининградской областиПТБПТЭПУГПУЭПЦСНПЭУРР ГазпромР НОПРИЗР НОСТРОЙР НОСТРОЙ/НОПР РСКР СМНР-НП СРО ССКРазъяснениеРаспоряжениеРАФРБРГРДРД БГЕИРД БТРД ГМРД НИИКраностроенияРД РОСЭКРД РСКРД РТМРД СМАРД СМНРД ЭОРД-АПКРДИРДМРДМУРДПРДСРДТПРегламентРекомендацииРекомендацияРешениеРешение коллегииРКРМРМГРМДРМКРНДРНиПРПРРТОП ТЭРС ГАРСНРСТ РСФСРРСТ РСФСР ЭД1РТРТМРТПРУРуководствоРУЭСТОП ГАРЭГА РФРЭСНрСАСанитарные нормыСанитарные правилаСанПиНСборникСборник НТД к СНиПСборники ПВРСборники РСН МОСборники РСН ПНРСборники РСН ССРСборники ценСБЦПСДАСДАЭСДОССерияСЗКСНСН-РФСНиПСНиРСНККСНОРСНПСОСоглашениеСПСП АССП АЭССправочникСправочное пособие к ВСНСправочное пособие к СНиПСправочное пособие к СПСправочное пособие к ТЕРСправочное пособие к ТЕРрСРПССНССЦСТ ССФЖТСТ СЭВСТ ЦКБАСТ-НП СРОСТАСТКСТМСТНСТН ЦЭСТОСТО 030 НОСТРОЙСТО АСЧМСТО БДПСТО ВНИИСТСТО ГазпромСТО Газпром РДСТО ГГИСТО ГУ ГГИСТО ДД ХМАОСТО ДОКТОР БЕТОНСТО МАДИСТО МВИСТО МИСТО НААГСТО НАКССТО НКССТО НОПСТО НОСТРОЙСТО НОСТРОЙ/НОПСТО РЖДСТО РосГеоСТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗАСТО САСТО СМКСТО ФЦССТО ЦКТИСТО-ГК «Трансстрой»СТО-НСОПБСТПСТП ВНИИГСТП НИИЭССтП РМПСУПСССУРСУСНСЦНПРТВТЕТелеграммаТелетайпограммаТематическая подборкаТЕРТЕР Алтайский крайТЕР Белгородская областьТЕР Калининградской областиТЕР Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕР Краснодарского краяТЕР Мурманская областьТЕР Новосибирской областиТЕР Орловской областиТЕР Республика ДагестанТЕР Республика КарелияТЕР Ростовской областиТЕР Самарской областиТЕР Смоленской обл.ТЕР Ямало-Ненецкий автономный округТЕР Ярославской областиТЕРмТЕРм Алтайский крайТЕРм Белгородская областьТЕРм Воронежской областиТЕРм Калининградской областиТЕРм Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРм Мурманская областьТЕРм Республика ДагестанТЕРм Республика КарелияТЕРм Ямало-Ненецкий автономный округТЕРмрТЕРмр Алтайский крайТЕРмр Белгородская областьТЕРмр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРмр Краснодарского краяТЕРмр Республика ДагестанТЕРмр Республика КарелияТЕРмр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРпТЕРп Алтайский крайТЕРп Белгородская областьТЕРп Калининградской областиТЕРп Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРп Краснодарского краяТЕРп Республика КарелияТЕРп Ямало-Ненецкий автономный округТЕРп Ярославской областиТЕРрТЕРр Алтайский крайТЕРр Белгородская областьТЕРр Калининградской областиТЕРр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРр Краснодарского краяТЕРр Новосибирской областиТЕРр Омской областиТЕРр Орловской областиТЕРр Республика ДагестанТЕРр Республика КарелияТЕРр Ростовской областиТЕРр Рязанской областиТЕРр Самарской областиТЕРр Смоленской областиТЕРр Удмуртской РеспубликиТЕРр Ульяновской областиТЕРр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРррТЕРрр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРс Ямало-Ненецкий автономный округТЕРтр Ямало-Ненецкий автономный округТехнический каталогТехнический регламентТехнический регламент Таможенного союзаТехнический циркулярТехнологическая инструкцияТехнологическая картаТехнологические картыТехнологический регламентТИТИ РТИ РОТиповая инструкцияТиповая технологическая инструкцияТиповое положениеТиповой проектТиповые конструкцииТиповые материалы для проектированияТиповые проектные решенияТКТКБЯТМД Санкт-ПетербургТНПБТОИТОИ-РДТПТПРТРТР АВОКТР ЕАЭСТР ТСТРДТСНТСН МУТСН ПМСТСН РКТСН ЭКТСН ЭОТСНэ и ТЕРэТССЦТССЦ Алтайский крайТССЦ Белгородская областьТССЦ Воронежской областиТССЦ Карачаево-Черкесская РеспубликаТССЦ Ямало-Ненецкий автономный округТССЦпгТССЦпг Белгородская областьТСЦТСЦ Белгородская областьТСЦ Краснодарского краяТСЦ Орловской областиТСЦ Республика ДагестанТСЦ Республика КарелияТСЦ Ростовской областиТСЦ Ульяновской областиТСЦмТСЦО Ямало-Ненецкий автономный округТСЦп Калининградской областиТСЦПГ Ямало-Ненецкий автономный округТСЦэ Калининградской областиТСЭМТСЭМ Алтайский крайТСЭМ Белгородская областьТСЭМ Карачаево-Черкесская РеспубликаТСЭМ Ямало-Ненецкий автономный округТТТТКТТПТУТУ-газТУКТЭСНиЕР Воронежской областиТЭСНиЕРм Воронежской областиТЭСНиЕРрТЭСНиТЕРэУУ-СТУказУказаниеУказанияУКН

Анализ затрат на лазерную резку

Найдите время, чтобы оценить цифры: первоначальные вложения, затраты на накладные расходы, электричество и вспомогательный газ, а также общее время, необходимое для производства продукта, — все это факторы, влияющие на определение того, какой лазерный источник подходит для вас и вашего бизнеса. Вот почему.

При определении стоимости изготовления детали на лазерном станке необходимо учитывать множество переменных. Самый очевидный фактор — это сама машина.Из всех вариантов, доступных пользователям систем лазерной резки, в основном это сводится к двум уникальным и отличным друг от друга резонаторным технологиям: CO2 и твердотельному.

В СО2-лазере усиливающей средой (веществом, в котором генерируется и усиливается лазерный свет) является диоксид углерода. Когда этот газ израсходован, его нужно пополнить. Твердотельные лазеры значительно разнообразнее по усиливающей среде. В этих лазерах всегда используется кристаллическая основа, легированная редкоземельным элементом в качестве активного материала.

Для лазерной резки в качестве усиливающих сред обычно используются Nd: YAG (неодим: иттрий-алюминиевый гарнит) или Yb: YAG (иттербий: иттрий-алюминиевый гарнит). Эти материалы не потребляются лазером во время работы, что является одной из причин, по которой твердотельная лазерная система потенциально может стоить дешевле в эксплуатации. Рассматривая эти технологии на поверхностном уровне, действительно есть два очень ощутимых преимущества, которые имеет работа твердотельной системы по сравнению с CO2:
(1) скорость в приложениях для тонких датчиков и (2) более низкая стоимость эксплуатации.

Оба этих результата легко и красиво изложить на бумаге, но когда рукава закатываются и лопата встречается с дном, истинная стоимость проявляется сама собой. Поскольку твердотельные лазеры быстрее режут более тонкие материалы и менее дороги в эксплуатации, легко предположить, что фактическая стоимость детали будет меньше, чем у CO2-лазера, но это не всегда так.

При определении реальной стоимости производства детали важно не ограничиваться простой производительностью. Фактически, есть пять факторов, которые следует учитывать при определении фактических затрат, связанных с резкой детали или продукта на лазерном станке.

Первые два — это инвестиционные затраты и общие накладные расходы. Инвестиционные затраты относятся к общей сумме, потраченной на оборудование, используемое для производства детали: общая стоимость системы лазерной резки, включая номинальное время безотказной работы, часы работы в год и ожидаемую продолжительность окупаемости инвестиций (возврат инвестиций). Также учитываются основные требования к техническому обслуживанию, включая обычные расходные материалы (например, сопла, линзы и зеркала, если применимо).

Уже в этом твердотельная система имеет значительное преимущество.Резонатор состоит из компонентов, которые обычно не нужно заменять, но если они и заменяются, то обычно это происходит реже (например, диоды источника накачки). Хотя вы можете сэкономить здесь деньги, следует отметить, что твердотельные лазерные системы также обычно имеют более высокую цену.

Второй фактор, общие накладные расходы, — это сумма денег, необходимая для поддержания работы компании и горящего света. Самым большим фактором здесь является стоимость рабочей силы, которая имеет тенденцию быть постоянной независимо от технологии резонатора.Поскольку эти значения обычно не меняются, мы должны рассмотреть последние три соображения для более ощутимых различий в стоимости: стоимость электричества, стоимость вспомогательного газа и общее время, необходимое для производства продукта.

Твердотельные лазеры более энергоэффективны, чем их аналоги на CO2. Твердотельные лазеры с коэффициентом полезного действия дюбелей выше 30 процентов требуют меньше энергии для выработки того же количества энергии на режущей головке. Хотя эти системы, несомненно, более эффективны, эта статистика может несколько вводить в заблуждение, поскольку потребление электроэнергии составляет относительно небольшую часть общих затрат, особенно в местах, где энергия относительно дешевая.

В зависимости от области применения вспомогательный газ может составлять большую часть общих расходов на лазерную резку. При резке с использованием кислорода в качестве вспомогательного газа показатели потребления твердотельной технологии и технологии CO2 сопоставимы, но также и производительность.

При использовании твердотельного лазера заметное увеличение скорости наблюдается только при резке азотом. Из-за этого не всегда имеет смысл платить больше за технологию твердотельного лазера, когда кислород будет использоваться в качестве вспомогательного газа для большей части работы в цехе.

При резке тонких материалов твердотельный лазер может достигать более высоких скоростей благодаря превосходному потенциалу связи с поверхностью микронного луча. Однако ширина пропила обычно меньше, и в сочетании с повышенной скоростью резки тонких материалов требуется большее количество азота для выброса расплавленного металла из пропила во время операций азотной резки. Учитывая цену на азот, это может быть дорогостоящим решением.

По мере того, как разница во времени работы CO2 и твердотельного лазера начинает уменьшаться, потребление азота может подтолкнуть, казалось бы, менее дорогой твердотельный лазер к CO2 как более дорогостоящему устройству, даже если твердотельный лазер все еще остается немного быстрее.Это один из примеров, когда условности нарушаются, но это не единичный случай, и он часто повторяется.

Также стоит отметить, что общее качество кромки ухудшается при резке с использованием твердотельных лазерных источников. Кроме того, учитывая, что преимущество твердотельного лазера в скорости теряется по мере увеличения толщины материала (относительно мощности лазера), пригодность любой из технологий полностью зависит от области применения.

При выборе лазерного источника однозначного ответа нет.Первоначальные вложения, затраты на накладные расходы, электричество и вспомогательный газ, а также общее время, необходимое для производства продукта, — все это влияющие факторы. При определении того, какой лазерный источник подходит вам и вашему бизнесу, важно и целесообразно тщательно анализировать затраты.

Не торопитесь. Костыль с цифрами. Вы будете счастливы, что сделали!

Лазерная резка — процессы резки

Произведено из слов L ight A Усиление S Миссия E Миссия R с момента появления в 60-х гг.

Они предложили совершенно новую форму энергии, которая, в свою очередь, нашла применение в производстве, медицине и связи. Лазеры, способные нагревать, плавить и даже испарять материал, считаются идеальной средой для передачи интенсивной, но контролируемой энергии.

Нажмите здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .

Самым популярным применением лазеров является резка.

Лазерная резка

Лазерная резка — это в основном термический процесс, при котором сфокусированный лазерный луч используется для плавления материала в определенной области.Коаксиальная газовая струя используется для выброса расплавленного материала и создания пропила. Непрерывный рез производится путем перемещения лазерного луча или заготовки под управлением ЧПУ. Существует три основных разновидности лазерной резки: резка плавлением, газовая резка и дистанционная резка.

При резке плавлением инертный газ (обычно азот) используется для вытеснения расплавленного материала из пропила. Газообразный азот не вступает в экзотермическую реакцию с расплавленным материалом и, таким образом, не вносит вклад в поступление энергии.

При газовой резке кислород используется в качестве вспомогательного газа.Помимо приложения механической силы к расплавленному материалу, это создает экзотермическую реакцию, которая увеличивает подвод энергии к процессу.

При дистанционной резке материал частично испаряется (удаляется) высокоинтенсивным лазерным лучом, что позволяет резать тонкие листы без вспомогательного газа.

Процесс лазерной резки можно автоматизировать с помощью автономных систем CAD / CAM, управляющих либо трехкоординатными планшетными системами, либо шестиосевыми роботами для трехмерной лазерной резки.

Повышение точности, прямоугольности кромок и управления подводом тепла означает, что лазерный процесс все больше заменяет другие методы профильной резки, такие как плазменная и кислородно-топливная. На рынке имеется множество современных лазерных станков для резки, которые можно использовать для резки металлов, древесины и искусственной древесины.

Характеристики резания	Преимущества
Для резки углеродистых марганцевых сталей толщиной до 20 мм Для резки нержавеющей стали толщиной до 12 мм Для резки алюминия толщиной до 10 мм Для резки латуни и титана Для резки термопластов, дерева и многих неметаллов	Высокое качество резки — без отделки Сверхгибкость — простые или сложные детали Бесконтактный — отсутствие дефектов поверхности Быстрая установка — небольшие партии Низкое тепловложение — малая ЗТВ, низкие искажения Подходит практически для всех материалов

Как линза влияет на толщину разреза?

Процесс лазерной резки включает фокусировку лазерного луча, обычно с помощью линзы (иногда с вогнутым зеркалом), в небольшое пятно, которое имеет достаточную плотность мощности для создания лазерной резки.

Объектив определяется его фокусным расстоянием, которое представляет собой расстояние от объектива до сфокусированного пятна. Критическими факторами, определяющими эффективность процесса, являются диаметр сфокусированного пятна (d) и глубина резкости (L).

Глубина резкости — это эффективное расстояние, на котором может быть достигнута удовлетворительная резка. Его можно определить как расстояние, на котором площадь сфокусированного пятна не превышает 50%.

Диаметр фокального пятна лазера и глубина фокуса зависят от диаметра исходного лазерного луча на линзе и фокусного расстояния линзы.Для постоянного диаметра необработанного лазерного луча уменьшение фокусного расстояния линзы фокусирующей линзы приводит к уменьшению диаметра фокусного пятна и глубины резкости. Для линз с постоянной фокусной длиной увеличение диаметра необработанного луча также уменьшает как диаметр пятна, так и глубину резкости.

Поэтому для сравнения лазеров с разными диаметрами пучка мы используем коэффициент, называемый фокусным f-числом, который представляет собой фокусное расстояние F, деленное на диаметр входящего необработанного пучка D.

Требования к резке следующие:

a) высокая плотность мощности и, следовательно, малый размер сфокусированного пятна

b) большая глубина резкости для обработки более толстых материалов с разумным допуском к изменению положения фокуса.

Поскольку эти два требования противоречат друг другу, необходимо пойти на компромисс. Единственное другое соображение заключается в том, что чем короче фокусное расстояние, тем ближе линза к заготовке и, следовательно, более вероятно, что она будет повреждена брызгами в процессе резки.

Фактически, можно было бы оптимизировать фокусное расстояние для каждой толщины материала, но это потребовало бы дополнительного времени на настройку при переходе от одного задания к другому, которое необходимо было бы сбалансировать с увеличением скорости.На самом деле замену линз избегают, а скорость резки снижается, если только конкретная работа не требует особых требований.

Какие виды лазерной резки используются для листового металла?

В настоящее время большая часть промышленной лазерной резки листового металла выполняется с использованием двух типов лазеров: CO ₂ и волоконного.

CO ₂ Лазер

Лазер CO ₂ (лазер на диоксиде углерода) генерируется в газовой смеси, которая в основном состоит из диоксида углерода (CO ₂ ), гелия и азота.Накачка такого лазера осуществляется с помощью электрического разряда.

CO ₂ лазеры обычно излучают на длине волны 10,6 мкм. Те, которые используются для обработки материалов, могут генерировать лучи мощностью в несколько киловатт. Эффективность настенной розетки лазеров CO ₂ составляет около 10%, что выше, чем у большинства твердотельных лазеров с ламповой накачкой (например, ND: YAG-лазеры), но ниже, чем у многих лазеров с диодной накачкой.

Лазер CO ₂ может резать материалы большей толщины (> 5 мм) быстрее, чем волоконный лазер той же мощности.Он также обеспечивает более гладкую поверхность при резке более толстых материалов.

Лазерная резка листового металла исторически началась с лазеров CO ₂ . Большинство станков для лазерной резки CO ₂ представляют собой трехосные системы (X-Y, двухмерное управление позиционированием с контролем высоты по оси Z).

Однако есть несколько способов достижения движения X-Y: перемещение лазерной головки, перемещение заготовки или их комбинация.

Самый популярный подход известен как система «летающей оптики», при которой заготовка остается неподвижной, а зеркала перемещаются по осям X и Y.Преимущества этого подхода в том, что двигатели всегда перемещают известную фиксированную массу. Часто это может быть намного тяжелее заготовки, но его легче прогнозировать и контролировать.

Поскольку заготовка не перемещается, это также означает отсутствие реального ограничения веса листа. Недостатком летающей оптики является изменение размера луча, поскольку лазерный луч никогда не бывает идеально параллельным, а на самом деле немного расходится на выходе из лазера.

Это означает, что без контроля расходимости возможны некоторые различия в производительности резки между разными частями стола из-за изменения размера необработанного луча.Этот эффект можно уменьшить, добавив повторно коллимирующую оптику, или в некоторых системах даже используется адаптивное управление зеркалом.

Альтернативой является система «фиксированной оптики», в которой лазерная головка остается неподвижной, а заготовка перемещается по осям X и Y. Это идеальная ситуация оптически, но хуже механически, особенно для более тяжелых листов.

При относительно небольшом весе листа фиксированная оптическая система может быть жизнеспособным вариантом, но по мере увеличения веса листа точное позиционирование материала на высокой скорости может стать проблемой.

Третий вариант известен как «гибридная» система, в которой лазерная головка перемещается по одной оси, а материал — по другой оси. Это часто является улучшением по сравнению с фиксированной оптикой, но все же возникает проблема с более тяжелым весом листа.

Волоконные лазеры

Волоконные лазеры относятся к семейству «твердотельных лазеров». В твердотельных лазерах луч генерируется твердой средой. Волоконные лазеры, дисковые лазеры и лазеры Nd: YAG относятся к той же категории.

Луч волоконного лазера генерируется серией лазерных диодов.Затем лазерный луч передается по оптическому волокну, где он усиливается (аналогично обычному лазерному резонатору в лазерах CO ₂ ). Усиленный луч на выходе из оптического волокна коллимируется и затем фокусируется линзой или вогнутой поверхностью на разрезаемый материал. Источники волоконного лазера имеют следующие преимущества:

1. В отличие от обычного резонатора CO ₂ , источник волоконного лазера не имеет движущихся частей (например, вентиляторов для циркуляции газа) или зеркал в источнике генерации света.Это важное преимущество с точки зрения снижения требований к техническому обслуживанию и эксплуатационных расходов.
2. Волоконные лазеры обычно в два-три раза более энергоэффективны, чем СО ₂ лазеры той же мощности.
3. Волоконный лазер может резать тонкие листы быстрее, чем CO ₂ лазер той же мощности. Это связано с лучшим поглощением длины волны волоконного лазера на фронте резания.
4. Волоконные лазеры способны резать светоотражающие материалы, не опасаясь, что обратные отражения могут повредить машину.Это позволяет без проблем резать медь, латунь и алюминий.

Прямые диодные лазеры

Прямая диодная лазерная технология является последним достижением в области твердотельных лазеров. В этой технологии несколько лазерных лучей, испускаемых лазерными диодами с разной длиной волны, накладываются друг на друга с использованием так называемых методов объединения лучей. В отличие от волоконных лазеров, прямые диодные лазеры не содержат ступени повышения яркости, что обеспечивает более низкие оптические потери и более высокую эффективность подключения к розетке.Однако по той же причине прямые диодные лазеры в настоящее время имеют более низкое качество луча по сравнению с волоконными лазерами. Прямые диодные лазеры на уровне мощности в несколько киловатт коммерчески доступны и успешно используются для резки листового металла.

Какие трудности вызывает отражение?

Все металлические материалы отражают лазерные лучи CO ₂ , пока не будет достигнуто определенное пороговое значение плотности мощности.

Алюминий обладает большей отражающей способностью, чем углеродисто-марганцовистая или нержавеющая сталь, и может вызвать повреждение самого лазера.

Большинство станков для лазерной резки используют лазерный луч, направленный перпендикулярно плоскому листу материала. Это означает, что если лазерный луч отражается плоским листом, он может быть передан обратно через оптику доставки луча в сам лазер, что потенциально может вызвать значительные повреждения.

Это отражение исходит не полностью от поверхности листа, а вызвано образованием ванны расплава, которая может иметь высокую отражательную способность. По этой причине простое напыление на поверхность листа неотражающего покрытия не устранит проблему полностью.

Как правило, добавление легирующих элементов снижает коэффициент отражения алюминия для лазера, поэтому чистый алюминий труднее обрабатывать, чем более традиционный сплав серии 5000.

При хороших стабильных параметрах резки вероятность отражения может быть снижена почти до нуля, в зависимости от используемых материалов. Тем не менее, по-прежнему необходимо иметь возможность предотвратить повреждение лазера при разработке условий или в случае, если что-то пойдет не так с оборудованием.

«Система резки алюминия», которую использует самое современное оборудование, на самом деле представляет собой способ защиты лазера, а не инновационный метод резки. Эта система обычно представляет собой систему обратного отражения, которая может определять, слишком ли много лазерного излучения отражается обратно через оптику.

Это часто приводит к автоматической остановке лазера до того, как будет нанесен какой-либо серьезный ущерб. Без этой системы есть риски при обработке алюминия, так как невозможно обнаружить потенциально опасные отражения.

Руководство по настройке для лазерной резки и гравировки

• Перейти к основному содержанию
• Библиотека
• DeakinSync
• Контакт
• Справка
• Посетите дом Дикина

Нынешние студенты Университет Дикина, Австралия Поиск Найдите Дикина поиск Меню

• Зачисление, сборы и деньги
  • Зачисление, взносы и деньги
  • Зачисление
    • Перед записью
    • Спланируйте свой курс
    • Карты курса
    • Как записаться
    • Коды зачисления и терминология
    • После регистрации
    • Повторно записаться на следующий год
    • Измените данные для регистрации
    • Перенос курса
    • Прервать или прекратить
    • Измените свои личные данные
    • Нарушение правил
    • Специальности, несовершеннолетние и специальности
    • Факультативы
    • ЗВЕЗДА
    • Подать заявку на межведомственное исследование
    • Права и обязанности
    • Конфиденциальность информации для студентов
    • Шарнирное соединение
  • Справочник университета
    • Справочник 2021
    • 2020 Справочник
    • Справочник 2019 г.
    • Архивные справочники
    • Архивные руководства по объектам
  • Сборы
  • Стипендии
    • Стипендии
    • Прекращение получения стипендии
    • FAQ
  • Важные даты и перепись
  • Финансовая помощь
    • Студенческие ссуды
    • Гранты на стихийные бедствия
    • Схема оказания сельской клинической поддержки (сестринское дело и смежное здравоохранение)
    • Схема оказания сельской клинической поддержки (медицина)
    • Программа поддержки студентов WIL
    • Управленческие расходы
    • Курсы, утвержденные Centrelink для аспирантов
  • Карта Дикина
    • Ваша карта Deakin
    • Пополните карту Deakin Card
  • Письменные запросы и документация
    • Академические документы
  • Страхование
    • Полис страхования частных путешествий
    • Страхование от несчастных случаев для студентов
    • Страхование студентов при приеме на работу или стажировке
• Учеба
  • Учеба
  • Оценка и результаты
    • Результат выпуска
    • Результаты FAQ
    • Клавиша результатов
    • Успеваемость
    • Добросовестность учащихся
    • Задания
    • Расписание экзаменов
    • Общая информация об экзамене
    • Экзамены на территории кампуса
    • Изменить место проведения экзамена в облачном кампусе
    • Экзамены подразделения Cloud Campus
    • Особое внимание
    • Средневзвешенная Марка
  • Поддержка учебы
    • Академические навыки
    • HDR
    • Ссылочный номер
    • Английский для Uni
    • Мастера по курсовой работе
    • Назначения
  • Студенты помогают студентам
    • Академическое исследование
    • Начало работы и ориентация
    • Социальные сети
    • ДУЭЛИ и Дикин Колледж
    • Стать наставником
    • SHS Свяжитесь с нами
  • Начать
  • Институт NIKERI
    • МСФО
    • HDR
    • Выпускники
    • Персонал института
    • Экзамены
    • Поддержка студентов
    • Расписания
  • Международные студенты
    • Условия зачисления на студенческую визу
    • и визы
    • DUELI Центр независимого обучения
    • Дети школьного возраста
  • Дикин за границей
    • Программа глобального гражданства
    • Триместр за рубежом
    • Краткосрочные партнерские программы
    • Глобальное экспериментальное обучение
    • Новый план Коломбо
    • Учебные программы под руководством преподавателей
    • Информационные сессии
    • Затраты и возможности финансирования
    • Перед отъездом
    • Международный SOS
    • Часто задаваемые вопросы
    • Свяжитесь с нами
  • Награды и признание
    • Премия вице-канцлера
    • Медаль VC за выдающийся вклад в Uni Life
    • Медаль вице-канцлера «За признание совершенства»
    • Премия вице-канцлера за выдающиеся достижения
    • Научные премии, награды и медали
    • Медаль Альфреда Дикина
• Ваш кампус
  • Ваш кампус
  • Проживание
    • Warrnambool
    • Джилонг ​​
    • Burwood
    • Набережная Джилонга
    • Награды DRS
  • Облачный кампус
  • Доберитесь до Дикина
    • Активный транспорт
    • Flexicar
    • Автобусы Deakin
    • Совместное использование автомобилей
    • Общественный транспорт
  • Локации
  • Стоянка
    • Плата за парковку
  • Группа инфраструктуры и недвижимости
    • Бронирование номеров
    • Расписание
    • Запрос на работу
    • Портал для подрядчиков
    • Доска объявлений
    • Обратная связь IPG
  • Организационная устойчивость
    • A-Z Удаление отходов
    • Информация об устойчивом развитии
    • Примеры из практики устойчивого развития
    • Примите участие
    • Инициативы в области устойчивого развития
    • Living Labs at Deakin
  • Студенческие шкафчики
• Увлекаться
  • Примите участие
  • Профили программ элитных спортсменов
  • Станьте равноправным лидером
  • ДеакинАКТИВНЫЙ
  • ДУСА
• Здоровье и благополучие
  • Здоровье и благополучие
  • Медицинские центры
    • Прививки
    • Информация о кампусе
    • Онлайн-бронирование
    • Физиотерапия
    • Здоровье в дороге
    • Услуги здравоохранения и благополучия
  • Более безопасное сообщество
    • О безопасном сообществе
    • Создание уважительного сообщества
    • Сообщить о проблеме
    • Раскрытие сексуального вреда
  • Многоконфессиональные капелланы
    • Храмы
    • Связаться с капелланом
    • Наши капелланы
  • Поддержка инвалидов
    • Кто может пользоваться услугами?
    • Типы опор
    • Обратиться в службу поддержки
    • Работа с DRC
    • Доступ в кампус
    • План действий для людей с ограниченными возможностями
    • План доступа
    • Информация об инвалидности для персонала
  • Консультации
    • Темы для изучения
    • О нашем сервисе
    • Навигация
  • Уважаю.В настоящее время. Всегда.
  • Охрана труда и техника безопасности
    • Здоровье и благополучие
    • Программа помощи сотрудникам
    • ChemWatch
    • Контрольные листы и формы
    • Отчетность об авариях и опасностях
  • Deakin LGBTIQ + сотрудники и студенты
    • Дискриминация и жалобы ЛГБТИК +
    • Руководство по инклюзивной практике LGBTIQ +
    • Поддержка и ресурсы LGBTIQ +
    • ЛГБТИК + Сообщество
    • Союзники ЛГБТИК +
    • Обучение ЛГБТИК +
    • ЛГБТИК + иностранных студентов
    • Интерсекс и представители разных полов
    • LGBTIQ + Работа в Deakin
  • Спорт и отдых
• Безопасность и охрана
  • Охрана и безопасность
  • Советы по безопасности на улице
  • Советы по безопасности на территории кампуса
  • Более безопасное сообщество
    • О безопасном сообществе
    • Создание уважительного сообщества
    • Сообщить о проблеме
    • Раскрытие сексуального вреда
  • Безопасная зона
  • Доступ к зданию
    • Часто задаваемые вопросы о доступе к зданию
• DeakinTALENT
• Факультеты
  • Факультеты
  • Факультет искусств и образования
    • Запись
    • Расширенные оценки
    • Экспертное наставничество
    • Работа, интегрированное обучение
    • Успеваемость
    • Исследования
  • Факультет бизнеса и права
    • Возможности международного обучения (Интенсивная программа)
    • MMM276 Интенсивная программа T3 2020 EOI Form
    • Интенсивные курсы
    • Обучение за рубежом
    • BL За границей
    • Поддержка студентов
    • Расширьте свою учебу
    • Исследования
    • Свяжитесь с нами
    • Бизнес-вызов Deakin Bowater
    • EOI для приглашенных ученых
    • Отслеживание обменов Факультет бизнеса и права
    • Международные возможности
    • Работа с интегрированным обучением (WIL)
  • Факультет здоровья
    • Школа медсестер и акушерства
    • Школа здравоохранения и социального развития
    • Поддержка студентов
    • Исследования
    • Школа физических упражнений и диетологии
    • Медицинский факультет
    • Школа психологии
    • Возможности международного обучения
    • Работа, интегрированное обучение
    • СИДЕНЬЯ
  • Факультет СЭБЭ
    • Запись и карты курсов
    • Работа, интегрированное обучение
    • Сеть поддержки одноранговых узлов
    • Глобальные ученые
    • Мировой опыт и места размещения
    • Здоровье и безопасность
    • Студенты-исследователи
    • Студенты по архитектуре и искусственной среде
    • Студенты инженерных специальностей
    • IT-студенты
    • Студенты естественных наук и наук об окружающей среде
• Исследование
  • Исследования
  • PhD Xtra
  • Индукция и кандидатура
    • Индукция
    • Заполнение формы привлечения кандидата
    • Контроль
    • Что такое подтверждение?
    • Изменения в кандидатуре
    • Кандидатура Часто задаваемые вопросы
    • Годовой обзор
    Годовой отчет
    • — Часто задаваемые вопросы для руководителей
    • Издательство
    • Онлайн-формы
  • Содержание курса
  • Поддержка исследований и стипендии
    • Опора
    • eResearch
  • Ваша диссертация и экзамены
    • Варианты структуры диссертации
    • Исследования HDR
    • Результаты обследования
    • Творческие экзамены
    • Советы по написанию дипломной работы
    • Экзаменационные процедуры
    • Формы и инструкции
  • Политики и процедуры
    • Интеллектуальная собственность
    • Жалобы и проблемы
    • Формы и инструкции
  • Обучение и семинары
  • Контакты HDR
• Декан студентов
  • Студенческий декан

Онлайн-генераторы файлов для лазерной резки

Я создаю большинство своих проектов для лазерной резки в Inkscape или Fusion 360, но со временем я также собрал список полезных генераторов файлов для лазерной резки.В этом посте я хочу поделиться ими с вами.

Все генераторы в списке ниже основаны на браузере, поэтому вам не нужно загружать и устанавливать какое-либо программное обеспечение. Все они также бесплатны для использования в частных проектах без какой-либо регистрации.

Ящики

Ящики — отличный пример проектов, в которых генераторы очень пригодятся. Хотя спроектировать простую коробку несложно, это может быстро занять много времени, когда вы начнете добавлять суставы пальцев или внутренние разделители.

MakerCase

MakerCase — это бесплатный веб-инструмент для разработки индивидуальных проектов. Очень просто использовать. Когда вы вводите размеры и толщину материала коробки, MakerCase генерирует 3D-модель, которую можно вращать на экране. Мне очень нравится предварительный просмотр в 3D, потому что вы можете сразу увидеть, как будет выглядеть ваша коробка.

Существует три различных варианта шарниров: плоские, пальцевые и Т-образные. После того, как вы нажмете кнопку «Загрузить планы коробок», вы сможете настроить свой файл или пример, выбрав цвета и толщину линий.Также есть возможность указать компенсацию пропила.

Тип файла загрузки: SVG или DXF

Boxes.py

Boxes.py — генератор окон с открытым исходным кодом. Он поставляется с библиотекой всевозможных коробок — не только прямоугольных, но и коробок с закругленными углами, петлями и многим другим. Кроме того, вы также можете создавать другие объекты, такие как полки, вставки для ящиков или шаблоны живых петель.

Возможности этого инструмента огромны. Если вы хотите погрузиться в более сложные настройки, вам придется немного научиться.Я считаю, что части описания настроек не интуитивно понятны. Требуется некоторое время, чтобы понять, что изменение определенных настроек будет означать для конечного результата.

Boxes․py — бесплатное программное обеспечение под лицензией GPL v3 +. Также существует подключаемый модуль Inkscape для Boxes.py, и вы можете использовать код Python для создания собственных генераторов.

Тип файла загрузки: AI, DXF, GCODE, PDF, PLT, PS или SVG

Сделать ящик

Сделать ящик делает именно то, что написано в его названии. Он имеет очень интуитивно понятный пользовательский интерфейс и создает красивые коробки с симметричными суставами пальцев.

Скачать Тип файла: PDF

Laser Cutter Box

Хороший маленький генератор для создания файлов для лазерных коробок. Не самый красивый пользовательский интерфейс, если вы спросите меня, но он работает очень хорошо, и есть предварительный просмотр вашего рисунка, так что вы можете увидеть, что вы получите.

Вы можете выбирать между различными типами ящиков, например, открытый или закрытый ящик. Также можно создавать коробки с уклоном и добавлять в коробку разделители.

Тип файла загрузки: DXF

Создатель шаблонов — бумажные коробки

Все ранее упомянутые генераторы предназначены в основном для изготовления коробок из дерева, акрила или аналогичного материала.Этот другой. Template Maker — это набор настраиваемых шаблонов для бумажных коробок.

Есть несколько шаблонов премиум-класса, загрузка которых требует оплаты, но большинство из них можно использовать бесплатно по лицензии Creative Commons BY-SA 4.0.

Загрузить Тип файла: PDF, SVG и DXF

Шестерни

С помощью лазерного резака можно легко вырезать даже сложные профили эвольвентных шестерен, если у вас есть векторный рисунок шестерен, которые вы хотите создать. Сложность заключается в создании чертежа шестеренок.Создание чертежа функциональной шестерни вручную довольно сложно и требует много времени. Из-за этого в большинстве программ САПР для технических чертежей есть своего рода зубчатый генератор.
Если вы не хотите использовать программу САПР и вам просто нужны зубчатые передачи, следующие онлайн-генераторы для вас.

Involute Spur Gear Builder

Involute Spur Gear Builder — это программа с открытым исходным кодом и браузером для расчета и рисования шестерен. Инструмент также поддерживает внутренние шестерни и узлы реечной передачи.Можно настроить многие параметры, такие как круговой шаг или угол давления.

Тип файла загрузки: DXF

Gear Designer

Простой в использовании зубчатый генератор. Размер шестерен можно настроить, задав модуль и количество зубьев.

Тип файла загрузки: DXF

Лабиринты

Laser-Cut Maze Designer

Создавайте файлы для создания собственного деревянного лабиринта, вырезанного лазером.

Тип файла загрузки: SVG

Maze Generator

Выберите между прямоугольными, треугольными, круглыми и шестиугольными лабиринтами.Бесплатное использование для частных проектов, и вы можете купить лицензию для коммерческих проектов.

Тип файла загрузки: PDF, SVG, PNG

Другие генераторы файлов для лазерной резки

Некоторые другие генераторы файлов, не подходящие ни для одной из вышеперечисленных категорий.

Генератор векторных линейок для лазерной резки

Отлично подходит для создания собственных пользовательских линейок для лазерной резки.

Тип файла загрузки: SVG

Генератор головоломок

Создавайте собственные головоломки, не рисуя каждую деталь.

Тип файла для загрузки: SVG

SVGnest

Бесплатный онлайн-инструмент с открытым исходным кодом для вложения, т.