Лазерная обработка

Лазерная технология обработки материалов

Научно-технический прогресс позволил сократить долю ручного труда в производстве. Благодаря разработке передовых инновационных технологий процесс металлообработки стал автоматизированным. Обработка металла лазером позволяет повысить сложность, скорость и точность производственных операций. Из этой статьи вы узнаете об особенностях и преимуществах этой современной технологии

Лазерная технология обработки материалов на сегодняшний день достигла значительного развития. Сфера ее применения абсолютно разная.

Сейчас лазерная обработка включает:

·      резку листа;

·      закалку;

·      наплавку;

·      сварку;

·      гравировку;

·      маркировку и т.д.

Использование этой технологии позволяет обеспечить высокую точность и производительность, а также существенно сэкономить электроэнергию и материалы. Это позволяет рационально использовать все ресурсы. Лазерная обработка основана на электрофизическом, электрохимическом и физико-химическом воздействии. Это касается всех процессов технологии, кроме механической резки в промышленности. Однако они не могут обеспечить нужной точности и чистоты реза. Поэтому приходится использовать дополнительно механическую обработку.

Под самой технологией понимают широкий круг задач и методов воздействия на различные материалы лазерным излучением с целью изменить их геометрические параметры или физические свойства. На сегодняшний день она занимает значительное место в промышленности.

История технологии обработки металла лазером

В инновационной технологии обработки металла лазером воплотились все передовые достижения академической физики. Оптический квантовый генератор или лазер был открыт во второй половине XX века. Лазерное устройство лавинообразно генерирует фотоны с одинаковой энергией, направленностью движения и поляризацией и преобразует энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию монохроматического когерентного света. Этот удивительный оптический прибор излучает мощный узконаправленный пучок интенсивного света.

Открытие было высоко оценено физиками и инженерами. В 1962 году, после испытания первого лабораторного квантового генератора, американская фирма «Спектра физикс» разработала и представила на рынке коммерческие лазеры. Это был настоящий революционный прорыв в лазерных технологиях. Позже были созданы различные типы и модификации лазера – от микроприборов до гигантских установок. Например, длина лазерной установки «Нова» в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора в США составляет 137 м, а ее суммарная мощность – 1014 Вт. Лазерное оборудование широко используется в научных и производственных областях.

Уже в 70–80 годы XX века началось интенсивное развитие лазерных технологий, которые с большим успехом применялись в обработке металла: сварке, закалке, наплавке, маркировке, резке. С помощью лазерного оборудования изготавливались различные детали и элементы конструкций: прокладки, кронштейны, дисковые пилы, панели, щитки для приборов, двери, декоративные решетки.

Лазерная резка металла

Наиболее популярной считается технология лазерной резки металлов. Она используется как в массовом, так и частном производстве. Технология может быть не только обычной, но и фигурной, художественной, что позволяет создавать детали оригинальной формы. Лазерная резка подходит практически для всех видов металлов. Тем не менее, она имеет свои особенности в зависимости от использованного материала.

Воздействие луча на металл описывается общими положениями, которые связаны со слиянием и отражением излучения, распространением поглощенной энергии по объему за счет теплопроводности и т.д. Также следует учитывать ряд специфических особенностей. Технология лазерной резки является наиболее современным и эффективным методом раскроя тонко- и среднелистового металла. Сфокусированное излучение способствует высокому нагреву материала. Это позволяет добиться качественной резки.

Новые технологии лазерного термоупрочнения занимают в промышленности особое место. Они основаны на локальном нагреве участка поверхности под воздействием излучения и последующем его охлаждении со сверхкритической скоростью в результате теплоотвода во внутренние слои металла.

Эта технология применяется в:

·      системе ЖД транспорта;

·      металлургии;

·      нефтегазодобычи;

·      моторостроении;

·      системе дорожно-строительной техники;

·      инструментальном производстве и т.д.

Широкая сфера применения позволяет оптимизировать многие процессы.

Лазерная наплавка и технологии сварки

Технология лазерной наплавки является эффективным методом восстановления старых деталей. Также она отлично подходит для повышения прочности новых. Такая технология имеет множество преимуществ.

К основным из них можно отнести:

·      минимальные тепловые вложения;

·      возможность формирования заданных функциональных свойств;

·      отсутствие термических поводок;

·      обработка крупногабаритных деталей;

·      возможность сформировать защитный поверхностный слой и т.д.

Еще одними методами, которые заслуживает особого внимания, являются лазерные технологии сварки. В этом процессе главным источником является луч. Наиболее часто в их ходе применяются газовые и твердотельные лазеры. Применение этой технологии гарантирует высокое качество сварных соединений из материалов, которые не могут получиться в результате других подобных методов.

По сравнению с остальными способами сварки такая технология имеет множество преимуществ. Это:

·      высокая скорость;

·      обеспечение значительной прочности;

·      низкое количество деформаций изделий или их полное отсутствие;

·      сварные соединения не имеют пористостей.

Такая технология является более эффективной и результативной, чем обычная сварка металлов. С ее помощью можно минимизировать тепловые вложения в обрабатываемую деталь.

Лазерное спекание

Технология лазерного спекания позволяет создавать модели послойно. Она чем-то похожа по своему протеканию на процесс стереолитографии. В его ходе на обрабатываемый материал наносится слой порошка, который может регулироваться. В нем вычерчивается новый контур.

Экстремальные температуры способствуют расплавлению порошка в тех местах, где материала касается луч. Он спекает частицы между собой, а также предыдущим слоем.

Однако такая технология имеет один недостаток. Им является пористость готовых моделей. Тем не менее, плотность изделий можно увеличить за счет повышения энергии лазера, а также посредством замедления скорости печати.

Лазерная технология обработки металлов для рекламных материалов на выставке

Технология лазерной обработки является эффективным и результативным методом, который позволяет создавать инновационные модели. В последнее время ей уделяется повышенное внимание. Такая технология основана на применении мощного светового потока. Именно световой поток вызывает плавление или испарение обрабатываемого материала.

Также особого внимания заслуживают аддитивные лазерные технологии. Разработка и внедрение инновационных методов в промышленность позволяет значительно увеличить конкурентоспособность отечественных предприятий и способствует их развитию.

Источник

https://www.reklama-expo.ru/ru/articles/2016/lazernaya-tehnologiya-obrabotki-materialov/

https://vt-metall.ru/articles/123-obrabotka-metalla-lazerom

Скачано с www.znanio.ru