Меню

Контроль качества лазерной резки металла



Дефекты при лазерной резке металлов: брак в фото и способы его устранения

Резка при помощи лазера – высокоточный способ раскроя. При правильных настройках оборудования и внимательности оператора вероятность брака на выходе практически нулевая. Как и необходимость дополнительной обработки. Однако существует человеческий фактор, и незначительной, на первый взгляд ошибки достаточно, чтобы деталь или заготовка не соответствовали чертежам или требованиям заказчика. Причины появления дефектов, способы их устранения рассматриваем в статье.

Как выглядит брак и как его избежать

Грат с крошками, выбоины на поверхности металлического листа/заготовки появляются при низком положении фокуса (в минусе от номинала), налипание крошек происходит на высокой скорости и избыточном давлении кислорода. Метод устранения: понизить скорость резки на 5-10 %, поднять фокус в + от предыдущего значения.

Образование раковин, выдувание металла – последствие работы с высоким давлением режущего газа, с неправильно подобранными скоростью и мощностью. Дефект возможен, если не откалибровано расстояние до металла. Вероятность подобного брака сводится к нулю, если понизить скорость на 10%, давление на 1 бар, мощность на 5%.

Разрыв металла со стороны врезания на сечении 14-20 мм, большой кратер при прокалывании. Такой брак – следствие низкого положения фокуса, возможно неправильное расстояние d, неправильные параметры врезания «Твр», «р», «RC»,»Тпр», большое сопло дюзы. Чтобы не допустить бракованной партии и купить лазерную резку металла нужного качества, требуется увеличить фокус, поднять или опустить d (с шагом 0.2 мм в зависимости от последующего результата), поменять дюзу с меньшим соплом, сбросить параметры врезания на номинал.

Еще один вариант брака из-за неправильно настроенного оборудования – крупные гребешки, скос, высокая ребристость, которые не убираются фокусом. Причины – высокое давление режущего газа, неправильно подобрана мощность, высокая скорость; если по 1 стороне, то проблема с линзой, соплом. Способы устранения: понизить: скорость резки на 5-10%, давление на 0.1-0.3 бар, мощность на 10 %; если по 1 стороне — почистить линзу, поставить новую дюзу по сечению.

Заваривание отверстий по среднему контуру, сильное оплавление, не прорезание на обратной стороне могут образоваться, если поверхность листа неоднородная, ржавая или происходит перегрев детали в процессе резки. В зависимости от причины следует зачистить лист, увеличить время продувки и время охлаждения углов

Лист не прорезается по одной стороне. Это следствие не отцентрированного сопла, возможен дефект линзы и поверхности и сопла дюзы. Чтобы не забраковать партию сырья необходимо центрировать сопло, почистить или заменить линзу, поставить новую дюзу.

Очевидный дефект – прожиг заготовки, вкрапления и выбоины на срезе, при резке происходит закипание шлака и выплескивание его наружу, как следствие не прорезание. Причина – вкрапления в металле, неоднородная структура заготовки. Именно поэтому к давальческому сырью, поступающему от заказчика и выдвигаются определенные требования. Невозможно получить деталь высокой точности с идеальными параметрами, если «исходник» недостаточно качественный. Наладкой возникшую проблему решить нельзя. Как вариант можно прорезать данный участок на очень низкой скорости порядка 30-40 %.

Оплавление по среднему контуру (заусенец), расплавление и выдувание металла на обратной стороне S=14-20 мм могут возникнуть при резке лазером на высокой скорости, с большим давлением реж. газа, с низким положением фокуса. Во избежание брака целесообразно понизить скорость резки на 5-10 %, поднять фокус в + от предыдущего значения, снизить давление на 0.1 бар.

Отклонения от плоскостности сверх допускаемых значений возникает при высвобождении внутренних напряжений металла при резке, неправильном хранении сырья. Единственный способ устранить дефект – правка деталей.

Читайте также:  Для металлов характерна кристаллическая решетка атомная ионная металлическая

Как видите, главные преимущества лазерной резки металла могут исчезнуть, если работу выполняют с нарушением технологий работ, неграмотной настройкой. Поэтому важно доверять сырье и раскрой специалистам, который обнаружат возможный брак на ранних этапах, выполнят изменение программы, обеспечат точность. Только так реально получить качественные, соответствующие чертежам детали и не использовать сырье в убыток себе.

Источник

Технология лазерной резки металла

Содержание

Лазерная резка металла – это процесс нагревания и разрушения металла при помощи лазерного луча. Международное название технологии – Laser Beam Cutting (LBC).

На сегодняшний день существует 3 основных способа работы лазера по металлу:

  1. Плавление — наиболее распространенный способ, который подходит для большого количества материалов. Луч лазера разогревает поверхность металла до температуры плавления, которая различается у видов сырья. При правильно подобранном режиме металл расплавляется только по срезу, целостность кромок сохраняется. В зону обработки бьет поток сжатого газа, который выдувает расплавленный металл, охлаждает края, предотвращает плавление и деформации на срезах. Например, присутствие кислорода при резке нержавеющей стали или алюминия грозит окислением места среза, поэтому поверхность обдувается азотом. Алгоритм движения составлен на базе информации о материале (толщине, температуре плавления) и заложен в программное обеспечение, которое управляет действиями оборудования. Эта технология отличается высокой точность, скоростью и экономичностью.
  2. Горение — способ лазерной резки металла, который оптимизирует обработку черных металлов, но не подходит для цветных металлов и стали с высоким содержанием легирующих элементов. Воздействие кислорода дает в несколько раз больше тепловой энергии, чем работа лазера. Себестоимость процесса и время обработки уменьшаются. Методика имеет недостаток – горят кромки некоторых материалов. Затраты на постобработку срезов могут превысить экономию непосредственно резки. Выбор технологии лазерной резки “горение” определяет материал. Например, черная сталь в процессе обработки не образует оксидов или позволяет легко удалить их. Сплавы алюминия и нержавеющая сталь при контакте с O₂ окисляются, поэтому при раскрое этих материалов поступление кислорода отсекают струей азота.
  3. Испарение — используется редко, востребован только при резке тонкостенных изделий или листов малой толщины. Луч работает не сплошной струей, а короткими импульсами, рассчитанными на то, чтобы расплавить и испарить металл, не задев ничего вокруг, например, подложку (в изделиях). Воздушный напор удаляет технический мусор из рабочей области. Эта методика требует значительно большего нагрева материала. Например, алюминий плавится при 660 ํС, а закипает при 2 519 ํС. Соответственно, нужно почти в четыре раза больше энергии. Процесс более затратный, поэтому оправдан только в случаях, где не справляются другие технологии.

Таким образом, лазерная резка методом плавления – оптимальное соотношение цены и качества для большинства материалов.

Оборудование для лазерной резки

Устройства классифицируют по разным параметрам. По типу рабочей среды – источника лазерного излучения – выделяют три вида приборов:

  • Твердотельные системы. В осветительном модуле располагается твердое рабочее тело и газоразрядная лампа высокой мощности. Рабочим телом может служить стержень из рубина, неодимового стекла и других материалов. Края стержня оснащены зеркалами: полупрозрачным и отражающим. Луч лазера, созданный рабочим телом, набирает мощность, благодаря множественным отражениям и выходит наружу через полупрозрачное зеркало.
  • Газовые устройства. В них работает CO₂ (отдельно или в комплексе с гелием и азотом). Углекислый газ активизируют электроразряды. Для увеличения мощности также используют систему зеркал.
  • Газодинамические приборы обладают самой высокой мощностью. Активным веществом тоже является оксид углерода (CO₂), разогретый до температуры в диапазоне от 726 до 2726 °С. Он активизируется при помощи дополнительного лазерного луча небольшой мощности. Проходя через специальное сопло, газ меняет состояние и становится источником излучения. Этот вид оборудования самый дорогостоящий.

Выбор вида лазерной резки зависит от материала, который необходимо обработать.

ЧПУ, использующие углекислый газ, отлично справляются со сваркой, раскроем, гравировкой металла, стекла, пластика и другого сырья. Оборудование твердотельного типа эффективно для резки алюминия, меди, серебра, латуни. Не работают с неметаллическими материалами.

Читайте также:  Расчет электродов на тонну металла

Качество лазерной резки. От чего оно зависит?

Под качеством лазерной резки обычно понимают точность, качество реза (минимальную шероховатость, прямые стенки), скорость предоставления услуг.

Результат работ зависит от многих составляющих:

  • Типа и размеров детали;
  • Правильной настройки оборудования для лазерной резки;
  • Технического состояния ЧПУ-станка;
  • Качества разработки макета.

Чтобы получить нужный результат, необходимо учесть все эти параметры. При соблюдении правил использования, лазерные резаки обеспечивают точность до 0,1 мм.

Скорость резки обусловлена мощностью оборудования, толщиной и теплопроводностью обрабатываемого материала. Чем выше показатель, тем быстрее отводится тепло с рабочего участка, соответственно требуется больше энергии. Например мощности лазера в 600 Ватт достаточно для резки титана или черных металлов, но мало для меди или алюминия.

Особенности резки отдельных металлов

Индивидуальные свойства материалов требуют применения различных технологий лазерной резки. Сплавы и цветные металлы обрабатывают на станках мощностью не ниже 1 кВт, для работы с черными металлами будет достаточно мощности от 0,5 кВт.

Раскрой высокоуглеродистых сталей осуществляется в основном по газолазерной технологии с применением кислорода. Благодаря сильной тепловой реакции в зоне воздействия лазера, увеличивается скорость обработки металлического листа.

Этот метод дает высокое качество реза. Для фигурной резки, например, заготовок с острыми углами или отверстиями, в комплексе с лазерным лучом используют инертный газ.

При обработке изделий или листов из нержавеющей стали, используют азот, который транспортируют в рабочую область под давлением до двадцати атмосфер. Учитывая высокую прочность сырья, лазерная резка – практически единственный метод качественной обработки нержавеющей и оцинкованной стали.

Работа с цветными металлами требует аппаратов больше мощности, например твердотельного типа.

Для взаимодействия с латунью, алюминием и сплавами с его содержанием используют инертный газ под давлением до десяти атмосфер. Кромки получаются хорошего качество, возможно небольшое образование грата, который легко удалить.

Медь обладает высокими теплопроводными свойствами. Оптимальная толщина листов для раскроя лазером не больше 0,5 мм. Большая толщина требует значительных расходов, что не является экономически целесообразным.

Лазерные установки отлично зарекомендовали себя в резке труб толщиной до 30 мм. Линию реза можно направить под любым углом. В результате получают ровную поверхность, готовую для дальнейшего монтажа или сварки.

Альтернатива лазерной резке металла

В современной металлообработке эффективно используют четыре технологии резки металла:

Каждый способ имеет свои преимущества и недостатки по отношению к различным видам материалов.

Плазменная резка металла

Плазменная резка – технология раскроя металла, при которой в качестве режущего инструмента выступает струя плазмы. К преимуществам относится возможность работы с любыми сырьем: цветными, тугоплавкими и другими сложными металлами. Еще один плюс технологии – создание резы любой формы, в том числе сложной геометрической.

Плазменная резка немного проигрывает лазерной в качестве кромок, соответственно и в точности. При лазерной обработке кромки имеют большую степень соответствия по перпендикулярности.

Для материалов толще 6 мм плазменный метод занимает меньше времени и затрат энергии по сравнению с лазерным. Однако при работе с тонкими материалами и изготовлении деталей сложной геометрии использование лазера эффективнее ввиду большей точности и максимального соответствия техническому заданию.

Читайте также:  Котировки драгоценных металлов челябинвестбанк

Газовая резка металла

Суть процесса газовой резки заключается в следующем: газ ацителен или пропан разогревает материал обработки до 1000-1200⁰С, затем подключается кислород, который загорается при контакте с раскаленным металлом и режет его. Технология подходит для материалов, температура горения которых ниже, чем плавления: для сталей с низким и средним содержанием легирующих элементов. Преимущества метода в невысокой стоимости, простоте, мобильности оборудования. Однако он подходит не для всех материалов, точность резки значительно уступает лазерной и плазменной.

Гидроабразизная резка металла

Рабочим инструментом при гидроабразивной резке выступает смесь воды с абразивными частицами (зерна карбида кремния, электрокорунда, других твердых веществ, гранатовый песок). Вода поступает в режущую головку под давлением до 6000 атмосфер, оттуда она со скоростью около 1000 м/сек (и выше) вырывается в камеру, где смешивается с абразивом. Смешанная струя разрушает целостность металла и смывает отрезанные частицы. Важная особенность гидроабразивной резки состоит в том, что обрабатываемые поверхности практически не нагреваются, что дает методу массу неоспоримых преимуществ.

Технология имеет ряд плюсов:

  • Работа с любыми материалами;
  • Высокое качество реза благодаря отсутствию пригорания и плавления поверхности;
  • Возможность обработки термочувствительного сырья;
  • Отсутствие вредных выделений в рабочем процессе;
  • Пожаробезопасность работ.

К недостаткам можно отнести более низкую скорость в сравнении с плазменной и лазерной обработкой, высокую стоимость оборудования и себестоимость процесса.

Из рассмотренных вариантов лазерная резка – наиболее универсальный инструмент. Кроме непосредственного раскроя устройства используют для лазерной гравировки металла, маркировки, разметки и прочих операций.

Практическое применение технологии лазерной резки

Производство изделий при помощи лазерного оборудование состоит из нескольких этапов:

  1. Формирование идеи продукта.
  2. Разработка художественного эскиза.
  3. Создание технического макета модели.
  4. Изготовление тестовой детали на ЧПУ-станке.
  5. Контроль параметров и доработки в случае необходимости.
  6. Запуск серийного производства.

Созданию технического макета нужно уделить особое внимание, так как от его точности будет зависеть качество готового изделия.

Станки используют форматы программ AutoCAD, CorelDraw, поэтому чертежи для лазерной гравировки или резки должны быть выполнены в этих программах.

Требования к макетам для лазерной резки

  • Масштаб чертежа 1:1.
  • Замкнутые внешние и внутренние контуры.
  • CIRCLE, LINE, ARC – команды для создания контуров.
  • Команды ELLIPSE, SPLINE не поддерживаются.
  • При наложении линий друг на друга лазерный резак будет проходить по одной и той же траектории несколько раз.
  • В чертеже для лазерной резки должно быть указано количество деталей и рабочий материал.
  • Вся информация о чертеже должна быть размещена в одном файле.

Ценообразование в услугах лазерной резки металлов

Цена услуг зависит от ряда составляющих и меняется в зависимости от технического задания.

Что влияет на стоимость услуг лазерной резки металла

  • Вид металла. Например, резка черных металлов, стали и нержавейки стоит в 2-3 раза дешевле резки меди, латуни, титана, алюминия и его сплавов.
  • Толщина листа. Чем больше толщина, тем выше цена. Нестандартные технические задания рассчитываются индивидуально.
  • Сложные формы деталей. Чем больше требуется резов для достижения результата, тем выше цена.

Эти и ряд других параметров, которые оговариваются с заказчиком, формируют стоимость лазерной резки и гравировки.

О компании

Адрес: Санкт-Петербург, Петровский пр., д.20 литер Я (около д. 20 литер В)

Режим работы:
Понедельник — пятница
10:00 — 18:00

Полезные статьи
Работаем по всей России
Высокоточное производство
Пользовательское соглашение

Источник