Выберите материал

Сегодня существует множество материалов, которые, как мы знаем, можно резать лазером. Это довольно обширный список различных металлов, пластмасс, дерева, резины, оргстекла и т.д. И для каждого из них есть предельная глубина, которую можно прорезать насквозь. В некоторых случаях такое ограничение связано с побочными эффектами на результирующей кромке, которые увеличиваются пропорционально глубине реза. В других - свойствами разрезаемого вещества. Также необходимо принять во внимание и технологические возможности оборудования, которые, в свою очередь, влияют на максимальную глубину прорезания. Мы составили таблицу размеров, поддающихся обработке, в которой постарались собрать, как нам кажется, все известные варианты типовых толщин листовых заготовок. При этом мы собирали данные не просто так, а ориентируясь на реальное предложение на рынке, Вы сможете найти все эти габариты в продаже. Мне кажется, этот список будет очень полезен как справочная информация при проектировании процессов производства. Выберите в выпадающем списке вверху материал, информацию по которому Вы ищете.

Если Вас интересует стоимость услуг по обработке всех этих материалов, Вы можете посмотреть нашу страницу с ценами на лазерную резку. На этой странице стоимости структурированы в таблицы относительно города и обрабатываемого материала.

На видео снизу детали разной толщины из стали ст3. На кромке толстых деталей отчетливо видны подтеки расплавленного металла, образовавшиеся из-за безкислородной резки, которая уже плохо вытягивает такую глубину прорезания.

Толщина заготовки является одним из ключевых параметров, который напрямую влияет не только на качество обработки, но и на саму возможность выполнения работ. Насколько сильно это влияние, можно понять, если посмотреть, например, как максимальная толщина металла для лазерной резки зависит от типа лазера и его мощности. Если конкретнее, то современные оптоволоконные лазеры интенсивностью излучения от 3 до 12 кВт способны резать конструкционную, нержавеющую сталь и алюминий до 30 мм. При этом оптимальные результаты, как подсказывает и личный опыт, достигаются на средних толщинах. Так, для стали это диапазон 0.5-12 мм, именно в этом интервале обеспечивается высокая производительность до 15 м/мин и образцовая кромка с шероховатостью Ra 6.3.

Мне часто приходится сталкиваться с тем, что технологические особенности лазерной резки требуют очень тщательного подбора режимов обработки. В принципе, тонкие листы (до 3 мм) можно резать довольно быстро, но при увеличении глубины прорезания необходимо, соответственно, снижать скорость и увеличивать интенсивность излучения, а также правильно подбирать напор и тип вспомогательного газа. Например, для кислородной резки стали достаточно 0.15 МПа, а для азотной резки нержавейки потребуется 1-2 МПа. Производительность для листа нержавеющей стали 1 мм - 5-10 м/мин, а для листа 10 мм она снижается до 0.8-1.2 м/мин.

Для обработки углеродистых сталей в качестве вспомогательного газа оптимально использовать кислород. При давлении кислорода 0.15 МПа можно достичь глубины до 5.3 мм при 900 Вт и 1 м/мин. Я бы рекомендовал работать при невысоких избыточных давлениях рабочего газа (0.05-0.15 МПа). На мой взгляд, это лучший вариант, при соблюдении этих условий получается хороший качественный рез. Не сильно толстые заготовки можно конечно резать и с поддувом обычным воздухом, так как чистый кислород нынче стоит дороговато, но так как воздух неактивен, сталь конечно плавиться будет гораздо хуже. Надо смотреть по ситуации, что выгоднее, использовать кислород или потратить больше времени на работу.

Также, необходимо постараться сфокусировать излучение в пятно меньшего диаметра для того, чтобы повысить плотность мощности в рабочей зоне. Наименьший диаметр достигается более короткофокусными линзами.

На качество раскроя нержавеющих сталей оказывает сильное влияние поглощательная способность поверхности, поверхностные оксиды и микрогеометрия поверхности, то есть шероховатость. Что можно порекомендовать для увеличения толщины лазерной резки нержавейки? Во первых как можно меньшая длина волны, то есть сразу волоконник, а также надо использовать высокую плотность мощности на низких скоростях и повышать до 0.2-0.3 МПа поддув. Именно при таких параметрах гарантировано отличное качество готовой продукции.

При резке титана стоит очень серьезно отнестись к выбору вспомогательного газа. В частности, не рекомендуется использовать кислород при высоких плотностях мощности. Это может привести к интенсивной реакции горения и сделать процесс неуправляемым, кислород ведь чрезвычайно горюч. И это надо учитывать. Конечно, регулируемый процесс обработки титана в кислородной струе возможен. Но либо при очень высоких скоростях (более 15 м/мин), либо при низких плотностях мощности на средних (1-3 м/мин). Стоит добавить из личного опыта, что неплохо резать титан аргоном, он инертный (в отличие от активного кислорода) и не приводит к горению.

Оптимальные результаты для фанеры до 10 мм достигаются при использовании CO2-лазера интенсивностью излучения от 60 до 150 Вт. При этом следует применять воздух как вспомогательный газ под давлением 0.2-0.3 МПа. Собственно говоря, толщина фанеры напрямую влияет на темпы работы. Варьируется от 2-3 м/мин для тонкой фанеры (3-4 мм) до 0.5 м/мин для толстой (8-10 мм). Кстати, при резке образуется нагар на кромках, который усиливается с увеличением глубины прорезания. Постарайтесь максимально перпендикулярно установить носик относительно поверхности, а также хорошенько отъюстировать зеркала, это сильно поможет уменьшить количество нагара на кромках результирующих деталей.

Оргстекло – на мой взгляд, это лучший материал для лазерной резки и гравировки. Он дает превосходную оплавленную кромку. Если не включать поддув, то вокруг будет образовываться белый налет. Оптимальное давление воздуха при этом составляет 0.1 МПа. По опыту, не стоит сильно выкручивать компрессор, так как продукты горения оргстекла неприятно пахнут. Особенно, если их не успевает захватить вытяжка, или если сырье не очень качественное. Причем хватает даже небольшого напора, чтобы препятствовать возникновению налета. На мой взгляд, самый оптимальный алгоритм настройки - постепенно увеличивая с нуля, добиться отсутствия налета и на этом остановиться. Для листа 3-5 мм рекомендуемая скорость составляет 2-3 м/мин при интенсивности излучения в 100 Вт. Для толстого оргстекла (8-10 мм), как правило, надо снижать до 0.3 м/мин. Тогда в итоге будет хороший результат.

С картоном всегда следует соблюдать повышенные меры предосторожности. В основном, из-за его сильной горючести. Как подсказывает личный опыт, надо использовать низкую мощность (30-50 Вт) и высокие скорости (20-30 м/мин). Именно это поможет не допустить возгорания. Напор воздуха при этом должен быть минимальным (0.1 МПа), чтобы не раздувать открытое горение. При работе с гофрированным картоном важно учитывать его многослойную структуру - луч должен прорезать все слои равномерно. Для толстого гофрокартона (5-10 мм) может потребоваться несколько проходов на пониженной мощности. Тогда мы получим качественный рез без обуглившихся краев, что крайне важно.

Характеристики луча играют критически важную роль в достижении точности результирующих деталей. Вещество, по сути, прогорает повторяя геометрию прохождения луча, то есть толщина луча в определенном сечении напрямую (с небольшим постоянным отклонением, зависящим от размера зоны термического влияния) соответствует ширине реза в этом же сечении. Более подробно про геометрию и характеристики можно почитать в статье про свойства лазерного луча на хабре. Современные высокоточные станки с ЧПУ используют сфокусированный луч, диаметр которого составляет 0.1-0.3 мм. Именно это позволяет получать очень тонкий рез. При этом надо понимать, что толщина луча на верхней части заготовки будет меньше, чем на нижней, так как линза фокусирует луч на небольшом заглублении, а после этого луч расфокусируется перевернутым конусом вниз. Насколько я пробовал, самую большую глубину прорезания я получал при заглублении на 1 мм, это и Вам советую. А вот если нужно резать сильно толстые заготовки, то ширина реза начинает кратно расти, из-за все той же конусности около точки фокусировки. Для тонких листов (до 5 мм) обычно составляет 0.1-0.2 мм, а для толстых листов может достигать уже 0.5-0.8 мм. В любом случае, постарайтесь подобрать линзу с фокусным расстоянием, подходящим для данной глубины прорезания. Также советую не мелочиться и всегда ставить автофокус, который удержит режущий носик на нужном расстоянии даже на неровных поверхностях, это спасет вам много времени и нервов.

Качество также напрямую коррелирует с диаметром фокального пятна. Что это значит? Что при уменьшении толщины луча, то есть при снижении диаметра, ширина реза будет уменьшаться. Тобишь более короткофокусная линза лучше, от нее луч падает под более острым углом. Также, на ширину влияет скорость движения станка, но здесь обратная связь - при ускорении ширина реза уменьшается вместе с зоной термического влияния. Причем для разных веществ эта зависимость проявляется по-разному: на углеродистую сталь сильно не влияет, у нержавейки ширина сначала снижается, потом немного растет, у алюминия и титана резко падает.

Для получения минимальной ширины реза необходимо сбалансировать параметры линзы и скоростной режим. При этом надо понимать, что не всегда можно улучшить качество просто повышая интенсивность излучения.

Итак, лазерная резка, действительно, является универсальным методом обработки различных материалов, но для каждого из них существуют оптимальные режимы резания и свои ограничения по глубине прорезания. В целом, максимальная толщина лазерной резки зависит от того, какой используется тип материала, какова мощность лазера и технологические параметры самого процесса.

Мы постарались вместе с вами разобраться в вопросе. Подведем итоги. Качество определяется правильным подбором режимов обработки - интенсивности излучения, скорости, типа вспомогательного газа и давления. То есть, если мы увеличиваем толщину материала, то этим закономерно продиктована необходимость снижения темпов работы и повышения интенсивности излучения лазера. Большую роль в данном процессе играет также фокусировка луча, ведь более тонкий рез может обеспечить меньший диаметр фокального пятна. И, конечно, это громадный плюс, что современные системы ЧПУ с автофокусировкой позволяют получать стабильно высокое качество обработки даже на сложных заготовках.