Лазерная обработка материалов: резка, сварка, закалка, наплавка, гравировка, маркировка – получила широкое распространение в промышленности. Из всего спектра лазерных технологий наиболее востребована резка (раскрой листа). Преимущества: работа с любыми металлами; высокая точность, производительность, высокое качество реза.

Твердотельные на основе алюмоиттриевого граната. Накачка активного элемента – высоковольтными разрядными лампами. Длина волны излучения – 1 мкм.

С диодной накачкой. В системе нет высоких напряжений, ресурс диодных линеек существенно выше ресурса газоразрядной лампы; лучше управляются от электронных систем.

CО₂-лазеры – на основе смеси газов CО₂-He-N₂. Возбуждение разными видами эл. разряда в газах. Длина волны – 10 мкм. Наиболее компактны и эффективны щелевые (slab) лазеры с накачкой высокочастотным разрядом.

Технология лазерной резки совершенствуется по двум направлениям: увеличение толщины и скорости разрезания. Современные установки мощностью 4 кВт способны резать стальные листы толщиной до 19 мм, в отдельных случаях – до 25 мм. Аналогично прогрессируют скорости. Так, типовые лазеры режут оцинкованную листовую низкоуглеродистую сталь толщиной 1,63 мм со скоростью 12,7 м/мин. На самых современных установках ту же сталь толщиной 2 мм можно резать со скоростью свыше 20 м/мин. На производительность влияет и скорость перемещения рабочих органов; в современных установках – до 100 м/мин. Еще одна тенденция – автоматизация. Управление – от ЧПУ, в т. ч. на базе персональных компьютеров.

Типовая компоновка: стол с листовой заготовкой, подвижный портал с режущей головкой и УЧПУ для управления перемещением (некоторые установки оснащаются двумя головками). Установки для резки листов больших размеров имеют ряд особенностей (см. “ТехЭкспертиза”).

Большинство установок выпускаются с “летающей” оптикой или подвижным лазерным лучом. Разрезаемый материал неподвижен, лазерный луч перемещается по нему, выполняя программируемые резы. Лазер располагается непосредственно на раме установки либо рядом с ней (в этом случае система подачи луча направляет его по осям Х и Y). Есть и установки комбинированного типа: заготовка перемещается по оси Х, лазерная головка – по оси Y. Такое оборудование проще, но менее производительно. В установках с “летающей” оптикой скорость позиционирования больше в 3–10 раз, грузоподъемность – в 2 раза, производительность (при комплектации вторым столом) – на 50–100%.

Крупнейшие мировые производители лазерного оборудования: Trumpf (Германия), Mazak (Япония), Bystronic (Швейцария), Prima Industrie (Италия), ESAB (Швеция).

В России различные типы лазерного оборудования выпускают: ЗАО “Лазерные комплексы”, “Лазерный центр”, “Резерв НК”, НПЦ “Лазеры и аппаратура ТМ”.

Рис. 1. Установка лазерной резки листов больших размеров ALPHAREX AXB.

CО₂-лазеры не рекомендуются для резки материалов со сложной структурой: ДСП, бакелитовые фанеры, граниты. Для резки металлов нужна большая мощность (от 500 Вт), для цветных металлов – 1000 Вт и более. Здесь эффективны щелевые CО₂-лазеры, обеспечивающие так называемый суперимпульсный режим излучения (световой поток не непрерывен, а состоит из импульсов с частотой 10–20 кГц – при мощности, например, 500 Вт мощность в импульсе – 1000–1500 Вт). В суперимпульсном режиме уменьшается ширина реза, улучшается качество и снижается порог начала резки.

Твердотельные лазеры режут неметаллические материалы значительно хуже газовых, но имеют преимущество при резке металлов. Волна длиной 1 мкм отражается хуже, чем волна длиной 10 мкм. Медь и алюминий для волны длиной 10 мкм – почти идеально отражающая среда.

Константин Литвиненко

С использованием материалов www.laser-reserv.ru, www.laserapr.ru