Лазер для різання металу своїми руками

Промислові технології не перестають вражати уяву навіть бувалих фахівців, а самодіяльних майстрів, і поготів. Але ж, дійсно, хто б відмовився від домашнього настільного міні-преса для лиття виробів з металу, високоточних міні-ризиків на основі лазерних технологій або настільної міні-лабораторії для приготування високооктанового бензину з використаної жувальної гумки. Не всі і не завжди піддається реалізації, але, вивчаючи технології, вмілими руками можна досягти певних результатів. Але сьогодні ми поговоримо про лазерної обробці металів різанням.

Технологія різання металу лазером

Лазерне різання металів – це одна з найбільш передових і дорогих технологій, які тільки існують для обробки металів. Застосувавши лазер для різання металу своїми руками можна отримати небачені, фантастичні результати, недоступні, або майже недоступні, жодним іншим видам обробки металу. Абсолютно необмежені можливості лазера обумовлені тим, що його промінь практично не знає кордонів і здатний передавати в будь-якому матеріалі практично будь-яку задумку, яку тільки можна собі уявити.

Технологія обробки металів лазером заснована на характеристиках лазернoго променя, а це:

  1.  Чітка спрямованість.
  2.  Монoхроматічность.
  3.  Кoгерентность.
  4.  Потужність.

За рахунок того, що лазерний промінь, на відміну від світла, має ідеальну спрямованість, його енергія здатна фокусуватися з мінімальними втратами в певній точці. За здатністю до точного фокусування лазерний промінь в десятки тисяч разів виграє у найпотужнішого світового прожектора.

А адже з огляду на той факт, що і світловий промінь несе певну енергію, відчутну фізично, можна тільки уявити якою енергією володіє лазерний промінь, зібравши всю її в одну точку і приклавши до маленького ділянці площині.

Лазерний промінь має ще одне дуже важлива відмінність від променя світла – монохроматичность. Це означає, що з точки зору оптичної фізики, лазер має строго певну і жорстко фіксовану довжину хвилі і таку ж постійну частоту. Тому сфокусувати його буде нескладно навіть звичайним оптичної лінзи. Когерентність лазера – соглaсованное протікання в часі декількох хвильових процесів, має високий рівень, а це говорить про те, що резонансні коливання лазерного променя можуть посилити його енергію в кілька разів.

Завдяки цим властивостям, лaзерний промінь може бути сфокусований на мінімально можливої ​​площі матеріалу, створюючи при цьому найвищу щільність енергії. Такий енергії, як з’ясувалося, досить для запису або руйнування металу або іншого матеріалу на мікроскопічному ділянці площині, аж до плавлення будь-якого матеріалу, який здатний плавитися.

Верстат для різання металу лазером

Насправді, не так все просто, як в теорії, оскільки існують деякі фізичні сили, які можуть послабити енергію лазерного променя, до того ж у кожного з матеріалів існують свої власні властивості по поглинанню випромінювання і його відображає здібностям. Кожен метал може по-різному поширювати поглинену енергію в силу індивідуальних властивостей по теплопровідності.

Якщо врахувати всі ці нюанси і налаштувати лазерний промінь таким чином, щоб область опромінення металу лазером розплавилася як мінімум, тільки в цьому випадку можна говорити про обробку металу різанням за допомогою енергії лазерного променя. В процесі обробки метал піддається двох фаз впливу:

  1.  Плавлення.
  2.  Руйнування, закипання.

Тому для металлoв різної товщини і різної структури можуть бути застосовані різні способи обробки. Один метал на певному верстаті може просто плавитися, і цього буде достатньо, щоб відокремити одну частину заготовки від іншої, а іншому металу буде необхідно випарювання, тобто закипання і тільки потім він вже зможе випаровуватися. Обробка металу випаровуванням практикується вкрай рідко, оскільки для цього необхідні колосальні витрати енергії. Практично ж все верстати для обробки металу виконують її по технoлогіі плавлення.

Саме для цих цілей, скорочення використовуваної енергії, в верстаті з лазерної обробки металів застосовується каталізує газ. Він також допомагає збільшити товщину оброблюваного металу. Для роботи з металом за допомогою лазера практично у всіх верстатах використовується один з цих елементів:

  • кисень;
  • звичайне повітря;
  • інертні гази;
  • азот.

Це вже буде газолазерной верстат з обробки металів.

Функції газу в верстаті

В умовах атмосфери застосування такого верстата без газу фактично зводить до нуля всю його енергію, про що ми говорили вище, тому використання газу, як допоміжної речовини, істотно прискорює процес різання і робить застосування верстата для різання металу лазером ще більш універсальним. Звичайний кисень при обробці металу може виконувати ряд найважливіших функцій: на початковому етапі різання він окисляє метал, що знижує його відображають властивості; кисень підтримує горіння металу під впливом потужного лазерного променя, а додаткове тепло підсилює дію променя, підвищуючи швидкість різання металу лазером; за допомогою кисню під тиском знімається і віддаляється з області обробки залишки матеріалу і продукт його горіння, що полегшує доступ газу до нової області обробки.

Схема і види ручного лазера для різання металу

Будь-які лазери для різання металу будуть виконані з таких головних вузлів:

  1. Джерела енергії.
  2. Робочого органу, що випромінює енергію.
  3.  Оптоусілітель, системи дзеркал, оптоволоконний лазер, які підвищують і підсилюють випромінювання робочого органу.

У промисловості застосовуються два види лазерних головок – твердотільна і газова, які можуть бути декількох видів. Робочий орган, випромінювач енергії розміщений в енергоосветітельних камерах, де активним тілом може бути рубіновий прут, неодимові пластини або алюмоітрієвому гранати, леговані ітрієм. В результаті великого числа віддзеркалень променя, проходить накачування лазера енергією і промінь виривається через напівпрозоре скло.

Звичайний лазер різання металу ціна якого доступна для великого підприємства, може мати потужність в межах 5 кВт. У таких невеликих лазерних верстатах застосовуються системи з поздовжньою прокачуванням газу, де газ або суміш газів пропускається під тиском через електрогазоразрядную головку, в яку подається електрика для енергетичного збудження газу.

Таким чином працює простий газолазерной верстат для різання металів, за допомогою якого може виконуватися практично будь-яка робота по обробці металу різанням.

Читайте також оцинкування металу в домашніх умовах

Варто почитати:

Додати:

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *