Основные типы лазеров для резки
Лазерная резка основана на использовании лазерного луча, который нагревает материал до температуры плавления или испарения, создавая точный и чистый рез. Существует два основных типа лазеров, используемых для резки: углекислотные (CO₂) и твердотельные лазеры.
1. Углекислотные лазеры (CO₂)
Углекислотные лазеры — это газовые лазеры, в которых активная среда состоит из смеси углекислого газа, азота и гелия. Иногда в состав добавляют водород, ксенон или водяной пар для улучшения характеристик. Эти лазеры генерируют инфракрасный свет, который эффективно режет материалы.
CO₂ лазеры отличаются высокой мощностью — некоторые промышленные модели могут достигать нескольких киловатт. Они используются для резки металлов (например, стали и алюминия), а также неметаллических материалов, таких как пластик, дерево, ткань и стекло.
Преимущества CO₂ лазеров:
— Высокая мощность и производительность.
— Возможность обработки широкого спектра материалов.
— Относительно низкая стоимость эксплуатации.
2. Твердотельные лазеры
Твердотельные лазеры используют усиливающую среду, состоящую из кристаллов или стекла, легированных редкоземельными металлами, такими как неодим (Nd). Наиболее распространённые типы — это лазеры на основе иттрий-алюминиевого граната (Nd:YAG) и ортованадата иттрия (Nd:YVO₄).
Эти лазеры накачиваются светом от диодных лазеров или ламп-вспышек, что позволяет им генерировать мощный луч. Твердотельные лазеры используются в основном для резки металлов и керамики, а также в микрообработке.
Преимущества твердотельных лазеров:
— Высокая точность и качество реза.
— Возможность работы с тонкими и термочувствительными материалы.
— Компактность и долговечность.
Конфигурации оборудования для лазерной резки
Оборудование для лазерной резки различается не только по типу лазера, но и по способу перемещения лазерного луча и обрабатываемого материала. Основные конфигурации:
1. Летающая оптика
В системах с летающей оптикой обрабатываемый материал остаётся неподвижным, а лазерная головка перемещается по двум горизонтальным осям. Это позволяет быстро обрабатывать большие площади, что делает такие машины идеальными для массового производства.
Преимущества:
— Высокая скорость обработки.
— Возможность работы с крупногабаритными материалами.
2. Движущийся материал
В этой конфигурации лазерная головка остаётся неподвижной, а обрабатываемый материал перемещается по рабочей поверхности. Такие системы проще в настройке и обслуживании, но они медленнее, чем машины с летающей оптикой.
Преимущества:
— Простота конструкции и обслуживания.
— Высокая точность при работе с небольшими деталями.
3. Гибридные системы
Гибридные системы сочетают в себе элементы летающей оптики и движущегося материала. Обычно заготовка перемещается по одной оси, а лазерная головка — по другой. Это позволяет достичь высокой скорости обработки при сохранении точности.
Преимущества:
— Оптимальное сочетание скорости и точности.
— Энергоэффективность.
Импульсные и непрерывные лазеры
Лазерные системы также различаются по типу выходного сигнала: импульсные и непрерывные.
1. Импульсные лазеры
Импульсные лазеры генерируют серию коротких, но мощных световых импульсов. Они используются для обработки термочувствительных материалов, которые могут повредиться под воздействием непрерывного луча. Также импульсные лазеры применяются в лазерных микроструйных установках, где струя воды направляет луч и охлаждает материал.
Преимущества:
— Высокая энергия в короткий промежуток времени.
— Минимальное тепловое воздействие на материал.
2. Непрерывные лазеры
Непрерывные лазеры генерируют постоянный луч, который эффективен для резки толстых и прочных материалов. Они используются в промышленных приложениях, где требуется высокая производительность.
Преимущества:
— Высокая скорость обработки.
— Возможность работы с толстыми материалами.
Лазерные микроструйные системы
Лазерные микроструйные системы — это инновационная технология, которая сочетает лазерную резку с водяной струёй. Вода направляет лазерный луч и охлаждает материал, что позволяет достичь высокой точности и минимизировать тепловое воздействие.
Преимущества:
— Высокая точность и чистота реза.
— Возможность работы с термочувствительными материалами.
Многоосевые лазерные резаки
Многоосевые лазерные резаки позволяют обрабатывать материалы по нескольким осям, что делает их идеальными для создания сложных трёхмерных деталей. Такие системы используются в аэрокосмической, автомобильной и медицинской промышленности.
Преимущества:
— Возможность создания сложных форм.
— Высокая точность и универсальность.
Применение лазерной резки
Лазерная резка используется в различных отраслях, включая:
— Металлообработка: резка стали, алюминия, титана и других металлов.
— Деревообработка: создание декоративных элементов, мебели и упаковки.
— Текстильная промышленность: раскрой тканей и кожи.
