Подготовка к настройке резки лазером различных металлов

1 Процесс

Параметры раскроя металла зависят от нескольких важных факторов:

- свойств металла

- свойств луча лазера

- свойств газа

- свойств системы позиционирования луча на поверхности материала

При настройке качества раскроя в основном регулируют фокус и мощность луча, давление газа в зависимости от вида материала

1.1 Процесс резки

До начала резки металла лазер должен позиционироваться в начальной точке, с которой начнется первичное расплавление или испарение материала. В указанной точке материал должен находится в горизонтальном положении, чтобы в процессе нагрева и движения по материалу нагрев происходил равномерно и по установленной технологии.

1.2 Два типа процесса резки металла

1.2.1 В процессе резки низкоуглеродистой стали ( далее везде - черного металла ) и нержавейки используется кислород. В данном случае кислород не только выдувает расплавленный материал, но и поддерживает горение в точке нагрева, обеспечивая более равномерное и быстрое расплавление металла.

1.2.2 Для резки меди, алюминия, бронзы или гальванизированных листов металла используется азот. Этот газ препятствует окислительным процессам указанных металлов, что ускоряет процесс резки, т.к. оксиды указанных металлов хуже плавятся.

1.3 Свойства металла

Результаты резки зависят от многих факторов:

Легирующий состав;
Микроструктура материала;
Качество поверхности детали (шероховатость, обработка поверхности );
Отражательная способность материала;
Теплопроводность;
Температура плавления;
Температура газификации

1.4 Обрабатываемость различных металлов

1.4.1 Черный металл – низкоуглеродистая сталь ( Mild Steel ) Предлагаем использовать кислород при резке лазером постоянного излучения. Для сложных контуров, маленьких отверстий ( когда диаметр меньше толщины ) рекомендуем использовать режим импульсного нагрева, т.к. в этом случае меньше обгорают тонкие края металла. Если в материале высокое содержание углерода, то углы обгорают быстрее, поэтому рекомендуем создавать углы двумя пересекающимися прямыми линия резки под нужным углом. Если поверхность покрыта ржавчиной или имеет сильную шероховатость, то качество реза сильно ухудшается. Металл с предыдущей термической обработкой хуже поддается резке. Если толщина металла выше 10 мм, то можно использовать масло на поверхности металла, т.к. тонкий слой масла уменьшает плавление шлаков на поверхности. Чем меньше содержание кремния ( Si) в металле, тем выше качество резки: - Si ≤ 0,04% - качество наилучшее - Si < 0,25% - качество среднее - Si > 0,25% - качество будет низким

1.4.2 Нержавейка ( Stainless Steel ( SS )) Основные факторы резки нержавейки: - при использовании Кислорода скорость может быть существенно выше, особенно при резке тонких листов и отсутствии особых требований к окислению кромки. - использование Азота дает более высокое качество резки, но скорость будет ниже.

1.4.3 Сплавы алюминия (Alloy Aluminum ( Al )) Рекомендуем использовать Азот для лучшего качества резки. При использовании Кислорода край реза будет неровным, окисленным и требовать дальнейшей обработки. Чистый алюминий режется хуже сплавов алюминия. P.S. Резка алюминия волоконным лазером – не лучший выбор из-за высокой отражательной способности металла. Поэтому рекомендуется резать этот металл лазерами с большим запасом мощности.

1.4.4 Титан ( Titanium ( Ti )) Рекомендуем использовать Аргон или Азот. Параметры аналогичные нержавейке.

1.4.5 Бронза. Медь ( Brass\Copper ) - Оба материала имеет высокую отражательную способность и теплопроводность - Если толщина листа меньше 1мм, то используйте Азот - Если толщина листа до 2мм, то используйте Кислород. Примечание: Резка меди и бронзы волоконным лазером – также не лучший выбор из-за высокой отражательной способности материалов. Поэтому рекомендуется резать этот металл лазерами с большим запасом мощности.

1.4.6 Синтетические материалы При расплавлении таких материалов возможно выделение вредных для здоровья газов. Допускается резать лазером термопластические материалы, жаропрочный пластик и искусственную резину. Материал PVC, полиэтилен нельзя резать лазером, т.к. образуются отравляющие газы. Эти материалы рекомендуется резать струей воды.

1.4.7 Органические материалы Не рекомендуем резать лазером из-за высокой пожарной опасности. В крайнем случае использовать Азот.

1.5 Виды импульсной модуляции сигнала лазера

Режим\вид модуляции	Вид сигнала во времени	Применение	Примеры
Continuous Wave (CW) Непрерывное излучение		Резка при высоком, среднем, низком давлении газов	Черный металл ( О2 ) Нержавейка ( N 2 ) Алюминий( N 2 )
Pulsed Wave Modulation ( PWM ) Импульсная модуляция ( ШИМ )		Врезка в материал; Малые контуры	Для черных металлов: пробитие малых отверстий и малые контуры
Penetration Mode ( SP )		Врезка\пробитие отверстий; Материалы с высоким отражением	Медь\Бронза ( N 2 ) Нержавейка ( О2 ) Черный металл ( О2 )

1.6 Параметры подачи газа Основные факторы при использовании газов: - тип газа - давление в магистрали - Gas nozzle configuration ( Тип и диаметр насадки на режущей голове )

Примечание:

(1) Образование заусенцев и оплавлений краев зависит от давления и размера сопла режущей головы; расход газа зависит от толщины материала, конфигурации сопла и давления

(2) Давление до 5 атм ( до 5 bar ) считается малым. Давление около 20 атм ( 20 bar ) – высоким.

(3) Расстояние от сопла до поверхности материала рекомендуется регулировать от 0,5 до 1,5 мм. Чем меньше высота, тем эффективнее используется газ.