Влияние толщины листа на процесс лазерной резки металла

Лазерная резка металла представляет собой метод обработки для получения деталей любой сложности с минимальной механической доработкой. Технология гарантирует исключительную точность реза, ровные кромки и возможность создания сложных контуров, отверстий и узоров, которые было бы трудно или невозможно выполнить традиционными способами, такими как плазменная резка или механическая обработка.

Качество лазерной резки зависит от ряда факторов, среди которых толщина листа металла. Параметр определяет выбор типа лазера, мощность и скорость резки, необходимость использования вспомогательных газов, а также степень термического воздействия на материал. Толщина листа также влияет на экономическую составляющую процесса, ведь чем толще металл, тем выше расход электроэнергии, газа и времени на обработку, что отражается на стоимости услуги.

Рассмотрим, как толщина металла влияет на аспекты лазерной резки, включая выбор оборудования и настройки параметров, качество кромки и скорость выполнения работ.

Выбор типа лазера в зависимости от толщины металла

Лазерные станки для металлообработки делятся на два типа: волоконные (fiber) и CO₂. Каждый из них имеет особенности и преимущества, которые проявляются при работе с металлом разной толщины.

Волоконные лазеры (Fiber)

• К преимуществам относятся скорость резки, низкое термическое воздействие на металл, минимальная деформация кромки, экономичное потребление энергии.

• Подходящая толщина составляет 0,5–6 мм. Волоконные лазеры особенно результативны для резки тонких и средних листов стали, алюминия и меди.

• За счет узкого фокуса и мощности лазера, рез получается чистым, с минимальными заусенцами, что сокращает необходимость последующей обработки.

Лазеры CO₂

• Преимуществами считается способность резать толстый металл, возможность работы с нержавеющей сталью и сложными формами, качество кромки на больших толщинах.

• Подходящая толщина составляет 3–20 мм и более. CO₂-лазеры подходят для промышленных задач, когда необходимо резать толстые листы с повышенной точностью.

• Резка толстого металла требует настройки мощности, скорости и подачи вспомогательных газов. Часто применяется многопроходная резка для снижения термического воздействия и предотвращения подгаров.

Сравнительная таблица выбора лазера по толщине листа

Для тонких листов до 3 мм лучше всего подходят волоконные лазеры, так как они создают чистый рез без термических искажений и минимальные заусенцы.

Для средних листов (3–10 мм) возможен выбор между волоконными и CO₂-станками в зависимости от материала: волоконный лазер предпочтителен для алюминия и стали, CO₂ для нержавеющей стали и деталей со сложными формами.

Для толстого металла (10 мм и более) подходит использование мощных CO₂-лазеров с продуманной подачей газов и возможностью многопроходной резки.

При проектировании деталей следует учитывать толщину листа заранее, так как это поможет выбрать правильный тип лазера и минимизировать время резки и последующую обработку кромки.

Влияние толщины на качество кромки и заусенцы

Толщина листа металла влияет на чистоту реза, появление заусенцев и необходимость последующей обработки. При работе с лазерной резкой важно учитывать, что чем толще металл, тем сложнее поддерживать идеальную кромку без дефектов.

• Тонкий металл (0,5–3 мм). Кромка с минимальными заусенцами, рез «сухой».

• Средняя толщина (3–10 мм). Возможны небольшие подгарки и окалина на нижней стороне листа, заусенцы чаще на мягких металлах.

• Толстый металл (>10 мм). Риск неровной кромки и необходимости последующей механической обработки увеличивается.

Причины образования дефектов:

1. При увеличении толщины листа лазерная энергия распределяется неравномерно, что вызывает перегрев кромки и образование микрообгорания.

2. Медленный проход по толстому металлу увеличивает риск деформации и образования заусенцев.

3. Если фокус лазера смещен, кромка будет неровной, особенно на толстых листах.

Настройки лазерной резки в зависимости от толщины

Параметры лазерной резки включают скорость подачи, мощность лазера, фокусировку луча и использование газов-помощников. Правильный подбор настроек помогает не только получить чистый и ровный рез, но и снизить риск термических деформаций, заусенцев и подгаров, особенно при работе с листами разной толщины.

Почему настройки зависят от толщины

• Чем толще металл, тем медленнее должна быть скорость, чтобы лазер успел прожечь материал полностью.

• Толстые листы требуют увеличенной мощности для проплавления, иначе кромка будет неровной.

• Фокусировка влияет на ширину реза и термическое воздействие. При толстых листах фокус часто смещают внутрь толщины металла.

• Кислород ускоряет резку стали за счет окислительной реакции, азот предотвращает окисление нержавейки и алюминия.

При резке толстого металла часто используют несколько проходов для снижения термического воздействия.

Минимальные и максимальные размеры отверстий и вырезов

При проектировании изделий для лазерной резки важно учитывать толщину листа металла, так как она влияет на минимальные и максимальные размеры отверстий, прорезей и других вырезов. Несоблюдение ограничений приводит к дефектам, деформации деталей или дополнительной механической обработке.

Влияние толщины листа на размеры элементов

• Тонкий металл (1–3 мм) помогает создавать очень маленькие отверстия и узкие прорези.

• При использовании средней толщины металла (3–6 мм) размеры элементов нужно увеличивать, чтобы избежать скошенных отверстий и слишком узких вырезов, которые могут расплавиться или деформироваться.

• При работе с толстым металлом (6–10 мм) небольшие отверстия или тонкие элементы становятся трудно реализуемыми, так как лазер требует больше времени и мощности, а термическое воздействие увеличивает риск дефектов.

• С более толстым металлом (>10 мм) минимальные размеры отверстий и прорезей увеличиваются, и часто приходится использовать многопроходную резку или механическую доработку.
  

Рекомендуемые минимальные размеры отверстий и прорезей

Последствия несоблюдения ограничений

1. При слишком маленьком диаметре лазер не успевает полностью прожечь металл по толщине, и отверстие получается конусообразным.

2. Узкие прорези на толстом металле часто имеют шероховатую кромку, требующую последующей обработки.

3. При несоответствующих размерах тонкие перемычки и детали могут перегреваться, искривляться или ломаться.

4. Игнорирование ограничений по толщине приводит к несоответствию размеров чертежу, что критично для точных конструкций и сборочных элементов.
   

Рекомендуем указывать минимальный диаметр отверстий и ширину прорезей в зависимости от толщины листа при проектировании. Для тонких деталей следует использовать волоконные лазеры. Для толстого металла важно учитывать многопроходную резку и возможность последующей механической обработки, если требуется более мелкий элемент.

Подготовка листа, крепление и охлаждение при лазерной резке

Неправильная подготовка листа к резке приводит к вибрациям, термическим деформациям и ухудшению качества кромки, особенно при работе с более толстыми листами.

При работе с тонким металлом толщиной до 3 мм лист легко закрепляется на стандартном лазерном столе с помощью магнитных держателей или вакуумной системы. Термическое воздействие лазера на такие материалы минимально, поэтому стандартное охлаждение обычно полностью справляется со своей задачей. Важно только избегать чрезмерного давления на лист, чтобы не вызвать его прогиб или деформацию. Равномерная подача газа улучшает качество кромки и предотвращает образование окалины.

Для листов средней толщины от 3 до 10 мм требуется более точное закрепление материала. Любые вибрации или смещения во время резки приводят к неровной кромке и снижению точности деталей. Контроль температуры поверхности становится более актуальным, особенно при продолжительных резах или сложных контурах. Газ-подача должна быть равномерной для предотвращения подгаров и окалины на нижней стороне листа. Качество контакта листа со столом играет важную роль, так как зазоры могут рассеивать луч и ухудшать точность реза.

При работе с толстым металлом толщиной более 10 мм важна надежная фиксация листа с использованием мощных зажимов, специальных приспособлений или комбинированных систем. Листы такого веса требуют равномерного распределения нагрузки на стол, чтобы избежать прогибов, вибраций и снижения точности. Дополнительное охлаждение нижней стороны листа или использование систем подачи воздуха или водяного тумана снижает термическое воздействие, уменьшает деформацию кромки и предотвращает перегрев материала. Часто для толстого металла применяется многопроходная резка с постепенным увеличением глубины проплавления.

Профессиональная лазерная резка металла в компании Rezko

Толщина металла влияет на выбор оборудования, настройки лазера, качество кромки и экономическую эффективность процесса. Учет параметра помогает получить точные, ровные детали с минимальными заусенцами, избежать деформаций и снизить необходимость последующей механической обработки.

Компания Rezko в Кирове выполняет лазерную резку металла любой толщины от 0,5 мм до 20–30 мм на современном экспертном оборудовании с ЧПУ. Мы подбираем подходящие параметры резки под каждый материал и толщину, гарантируя качество кромки, точность размеров и надежность готовых изделий.