При лазерной обработке листового материала лазерным лучом разрушается поверхность материала и струей сжатого газа разрушенный материал выдувается из зоны резания. Малое тепловложение на достаточно больших скоростях уменьшает тепловые деформации в несколько раз в сравнении с другими видами термической резки. Результатом становится получение линии реза и разделение заготовки. 
    Для различных материалов требуется применять различные степени интенсивности излучения в зоне резания, давление и состав режущего газа. Поэтому существует несколько видов лазерной резки: лазерно-кислородная; кислородная резка с поддержкой лазерным лучом (LASOX); лазерная резка в инертном газе; лазерная испарительная (сублимационная резка); лазерное термораскалывание хрупких материалов (стекло).

 

    Стандартный и наиболее распространенный метод - лазерно – кислородная резка, где режущим газом служит кислород, при взаимодействии которого с раскаленным металлом происходит экзотермическая реакция окисления. Окислы образующиеся при этой реакции выдуваются той же струей кислорода. К характерным особенностям процесса можно отнести следующее. Ширина реза зависит от диаметра сфокусированного луча и от скорости реза. Диаметр сфокусированного луча, при этом, меньше, чем диаметр кислородной струи (обычно 1 – 2 мм). С уменьшение толщины листа и увеличением скорости обработки рез сужается. Минимальные значения ширины реза – немногим меньше 100 мкм. Давление в струе кислорода зависит от толщины металла обратно: чем меньше толщина листа, тем больше давление. При резке тонкого листа давление составляет 3-4 атм., при резке листа толщиной более 25 мм – около 0,3 мм. Зазор между срезом сопла, который формирует струю, также зависит от толщины листа материала – от 0,5 мм (тонкий лист) до 3 мм (лист толщиной 25-30 мм). 30 мм – это максимальной толщиной разрезаемого стального листа (при мощности лазера 6 кВт). При такой толщине материала скорость резания минимальна и составляет около 0,5 м/мин. При дальнейшем снижении скорости резки качество падает.

 

    Лазерная резка материалов проводится в импульсном или непрерывном режиме. При резке в импульсном режиме непрерывный рез получают в результате наложения следующих друг за другом отверстий. Наиболее широко применяется резка тонкопленочных пассивных элементов интегральных схем (например, с целью точной подгонки значений их сопротивления или емкости). Для этого применяют импульсные лазеры на алюмо-иттриевом гранате с модуляцией добротности, лазеры на углекислом газе. Импульсный характер обработки обеспечивает минимальную глубину прогрева материала и исключает повреждение подложки, на которую нанесена пленка. Лазерные установки различных типов позволяют вести обработку при режимах: энергия излучения 0,1—1 мдж, длительность импульса 0,01—100 мксек, плотность потока излучения до 100 Мвт/см², частота повторения импульсов 100—5000 имп./сек. В сочетании с автоматически управляющими системами, лазерные установки для подгонки резисторов обеспечивают производительность более 5 тыс. операций за 1 ч. Импульсные лазеры на алюмо-иттриевом гранате применяются и для резки полупроводниковых пластин-подложек интегральных схем.

 

    

    Лазеры непрерывного действия на углекислом газе мощностью от нескольких киловатт до сотен киловатт применяют для газолазерной резки, при которой в зону воздействия лазерного луча подается струя газа. Газ выбирается в зависимости от вида обрабатываемого материала. При резке дерева, фанеры, пластиков, бумаги, картона, текстильных материалов в зону обработки подается воздух или инертный газ, которые охлаждают края реза и препятствуют сгоранию материала и расширению реза. При резке большинства металлов, стекла, керамики струя газа выдувает из зоны воздействия луча расплавленный материал, что позволяет получать поверхности с малой шероховатостью и обеспечивает высокую точность реза. При резке железа, малоуглеродистых сталей и титана в зону нагрева подается струя кислорода. В результате экзотермической реакции окисления металла выделяется дополнительное тепло, что позволяет значительно повысить скорость резки. Характерные режимы газолазерной резки: мощность излучения 300—1000 вт, плотность потока излучения в зоне обработки 100 квт/см², ширина реза 0,3—1 мм, толщина разрезаемого материала до 10 мм. Скорость резки зависит от толщины и свойств обрабатываемого материала: от 0,5 до 10 м/мин для тонких материалов (бумага, ткань) до 50 м/мин и более. Достоинства газолазерной резки: простота автоматизации процесса, малая ширина реза и небольшая глубина зоны термического влияния, отсутствие вредных отходов при резке стеклопластиков, оплавление краев реза синтетических текстильных материалов, что препятствует их распусканию.

    Годовой объем продаж лазерной техники на мировом рынке составляет в среднем $6–6,5 млрд, что свидетельствует о чрезвычайно высокой потребности рынка. Наибольший процент от этой суммы приходится на лазеры для сварки, резки, термообработки, сверления, производства полупроводниковой, микроэлектронной продукции и др. Лазерные комплексы широко применяются в самых различных отраслях (диагр.1). Для резки металлов на отечественных предприятиях и за рубежом наибольшее распространение получили технологические установки на основе твердотельных и газовых CO(2)-лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режиме излучения. На данный момент наиболее перспективным направлением дальнейшего развития этих технологий является переход от СО2 лазера с поперечной прокачкой типа ТЛ к высокочастотному СО2 лазеру с аксиальной быстропоточной прокачкой и переходом на линейные двигатели. Первые шаги на этом направлении уже сделаны.

    Доля российского оборота в последние годы также возрастает. Множество разработок и ноу-хау, а также сравнительная дешевизна делают российский лазер выгодным приобретением для зарубежных промышленников. Именно поэтому менее чем за пять лет рост рынка экспорта лазерных станков возрос более чем на 1500 %. На отечественном рынке темпы роста не столь высоки, но существует общая тенденция ориентации производителя на высокотехнологичное лазерное оборудование. 
    Те предприятия, которые в начале 90-х гг встали на путь модернизации существующего оборудования по конкретным требованиям заказчиков как внутри страны, так и за рубежом и перешли к созданию нового поколения современного лазерного технологического оборудования, сегодня составляют объективную конкуренцию западному производителю. Среди таких организаций стоит отметить НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ», ООО «ОКБ «Булат», ООО «НПЦ «Альфа», ООО «НПЦ «Тета», ЗАО «Лазерные комплексы», ЗАО «ТехноЛазер», ООО «Вебер КоМеханикс» и др. Ряд компаний объединены в Лазерный региональный Северо-Западный центр (ЛРСЗЦ, С.-Петербург): ООО СП «ЛазерТех», ООО «Лазерный центр», НПП ООО «Лазерные технологии» и АОЗТ «ЛазерИнформСервис». Многие из российских компаний конкурентоспособны и на мировом рынке, производя либо многопрофильные лазерные станки, оснащенные и программным обеспечением, или узко специализированные комплексы.

    Следует отметить, что ЗАО «Лазерные комплексы» и другие фирмы сотрудничают с ведущими российскими институтами и компаниями, в частности, с Институтом проблем лазерных и информационных технологий Российской Академии наук (ИПЛИТ РАН). В состав ИПЛИТ входит также Московский региональный лазерный инженерный центр.

    Оборудование зарубежных производителей достаточно широко представлено на рынке лазерными комплексами производства компаний: Multicam (США), Mazak(Япония), Koike (Япония), Trumpf (Германия)- рис.1, Industrie (Италия), Bystronics (Швейцария), ESAB (Швеция)-рис.2. и др.

 

 

 

Использованы сайты: www.lastech.ru; //stroy-press.ru; //pvlt.ru