резка титана лазером параметры
Резка титана лазером параметры
Титан востребован преимущественно в промышленности. Этот металл обладает высокой устойчивостью к образованию коррозии, очень прочный и легкий. Показатель твердости составляет 170 МПа. Титан используют в чистом состоянии или в составе металлических сплавов. Детали из него применяют в авиации, судо- и машиностроении, при изготовлении медицинского оборудования. Титановые элементы используют в ювелирной отрасли, при производстве элементов сооружения для оборонных целей. Лазерная резка титана — один из способов обработки металла. Сегодня мы подробнее расскажем о технологии, ее особенностях и достоинствах.
Резка титана лазером: принцип обработки
Для раскроя титановых заготовок используют инертный газ или смесь. Это дает возможность избежать возгорания, препятствует повреждению детали в процессе обработки. При резке лазером края листового металла не нагреваются, а значит, исключена деформация. Металл не пристает к инструменту ввиду отсутствия контакта с ним.
Чертеж загружается в приложение. Управление лазерной головкой осуществляется с помощью программного обеспечения. Заготовка надежно зафиксирована на рабочем столе. Кстати, величина детали ограничивается его площадью. Деталь остается неподвижной, смещается головка излучателя в соответствии с предустановленной траекторией. Луч лазера фокусируется на поверхности, разрезая металл. Доступна резка листового титана толщиной до 3 мм. Максимальный размер 3х1,5 м (рабочая площадь большинства лазерных установок). Скорость реза может достигать 100 м/минуту.
Преимущества лазерной резки титана
В процессе металлообработки происходит точечное плавление — лазер воздействует только на линию реза, не влияя на смежные участки. Основные достоинства лазерной резки:
100 % соответствие чертежу — ошибки по вине оператора невозможны, он только контролирует рабочий процесс.
Минимальный объем отходов — раскрой с помощью лазера намного экономичнее альтернативных методов обработки металлов.
Предельная точность раскроя — погрешность до 0,05 мм.
Доступно изготовление сложных деталей с большим количеством мелких врезок, практически без ограничения по сложности.
Для повышения качества резки лазером следует учесть важные моменты. Исключено использование кислорода в чистом виде, так как он может стать причиной горения, в результате чего велика вероятность образования такого дефекта, как заусенцы. Чаще всего используют аргон или его смесь с кислородом. Подача газа (смеси) должна проводиться под высоким давлением, чтобы обеспечить избавление от расплавившихся частиц металла.
Лазерная резка титана
Для раскроя титана используется специальное оборудование: лист размещается на столе и сверху на него воздействует сфокусированный лазерный луч. Настройки рабочего режима задаются перед началом работы, а в дальнейшем станок работает по программе, благодаря чему вероятность получить неровный рез сводится к нулю. По сравнению с механической резкой титана, раскрой лазером исключает прямой контакт, поэтому кромка получается идеально ровной.
Компания «Премьер Лазер» занимается резкой металлов и другими видами обработки на передовом оборудовании. Предприятия Москвы и МО обращаются к нам с тиражными разовыми и постоянными заказами. Оборудование, которое мы используем, обеспечивает высокую скорость выполнения работ, дает минимальную погрешность и позволяет работать с материалом толщиной до 6 мм.
Наши специалисты произведут оптимальные настройки станка, чтобы получить безупречный результат вне зависимости от сложности кроя. Точность работы сэкономит расход материала. Наши специалисты подберут идеальную раскладку, что при минимальной толщине реза обеспечит экономичное производство нужных деталей.
Кратчайший путь вашего заказа
Получение запроса на электронную почту
Согласование расчета и технических параметров
Закупка и доставка материалов
Для быстрого расчета стоимости и сроков вашего заказа, отправьте нам чертежи в формате *.dxf или *.dwg, а также укажите требуемый материал, количество изделий и телефон для связи.
В каких сферах чаще востребована резка титана лазером
Лазерную резку титана заказывают предприятия, работающие в химической и авиационной отраслях промышленности, машиностроении и других сферах. Титан применяется в чистом виде и в сплавах. Наиболее часто он используется в производстве вакуумных насосов, самолетов и кораблей, автомобилей, трубопроводов и химических реакторов, в военной промышленности, медицинской отрасли, изготовлении ювелирных изделий и спорттоваров.
Лазерная резка титана легко справляется с особо прочным материалом и обеспечивает ровный и точный крой без необходимости в дополнительной обработке. Стоимость услуг зависит от объема работ, толщины заготовки или листа титана. Постоянные клиенты могут рассчитывать на скидки. Звоните, чтобы задать интересующие вас вопросы.
Наши производственные мощности позволяют выполнять изделия «под ключ»: резка титана лазером, гибка листового металла, сварка, мехобработка, порошковое окрашивание и др.). Автоматизация лазерной резки отвечает за точность реза, соотношение газов в смеси, скорость работы, охлаждение рабочей зоны с учетом толщины титановой заготовки. Ошибок почти не бывает.
Резка титана. Преимущества и особенности лазерной резки титановых сплавов
Если металлический сплав необходимо улучшить, добавив ему коррозионную стойкость и снизив вес, его «разбавляют» титаном.
В числе достоинств последнего – высокая степень прочности, жаростойкость и легкость, что во многом обусловило широкую область применения титановых сплавов и «чистого» металла. Сегодня его используют для изготовления:
Добавление титана в сплавы улучшает их свойства и позволяет расширить область их применения, добиваясь повышенной прочности и износостойкости готовых конструкций и изделий.
Способы резки титана
Для получения заготовок из листовых материалов используют:
Выбор оптимального метода резки осуществляется с учетом толщины сплава и размеров получаемой заготовки, а также оптимального уровня себестоимости раскроя.
Преимущества лазерной резки титана
Профессиональный лазерный раскрой листового металла имеет важное преимущество. Он исключает непосредственный контакт заготовки и режущего инструмента, что позволяет сохранить деталь от перегревания и частичного разрушения структуры. Толщина линии резания составляет менее 1 мм, благодаря чему удается получить аккуратный шов без заусенцев и наплывов. Также в числе достоинств лазерной резки:
Лазерный раскрой титана признан одним из наиболее эффективных методов металлообработки и уже назван экспертами технологией обозримого будущего.
Лазерный мир
Лазерная резка титана
В.О. Попов, С.Н. Смирнов, Ю. Г. Яхонтов // РИТМ (специализированный журнал), №9 (97), 2014
Российским специалистам удалось увеличить глубину резки титановых заготовок до 14 мм. Это стало возможным благодаря модернизации лазерной установки и подбору режимов технологического процесса.
Лазерная резка успешно применяется на промышленных предприятиях и позволяет значительно снизить трудоемкость при изготовлении целого ряда деталей. Минимальные припуски и поводки давно сделали лазерные установки атрибутом успешного производства.
Однако, анализируя услуги специализированных фирм, приходишь к выводу, что резка цветных металлов лучом лазера зачастую затруднена. Например, при использовании одного и того же оборудования возможна резка обычной стали от 3 до 20 мм, а титановых изделий только до б мм. Причина этого не очевидна, т.к. титан обладает теплопроводностью существенно ниже теплопроводности стали. Рассмотрим причины данного явления.
Для работы использовалась штатная установка ЛС-2 мощностью 2 кВт. Газ аргон высокой чистоты ВЧ.
Как известно, резка материалов лазерным лучом происходит при перетяжке фокального пятна. В зависимости от оптической системы, длины волны излучения, плотности мощности в фокальном пятне возможны различные варианты проведения лазерной резки металлов:
Из приведенной классификации становится ясно, что при резке больших толщин любого металла мы имеем дело с образованием жидкого материала, который в технологическом процессе должен удаляться, не приводя к эрозии, грату и прочим нежелательным эффектам. Как правило, чем выше теплопроводность металла, тем меньше глубина качественной лазерной резки. Что же происходит в случае титана?
Первые же эксперименты при резке титана в аргоне показали, что причиной разгара задней кромки является кислород, присутствующий в воздухе. При резке в аргоне никаких проблем с разгаром задней кромки не возникало. Трудностью было найти те режимы, которые существенно поднимали толщину разрезаемого металла.
Для проведения качественной резки титана необходимо удалять из канала продукты лазерной резки в газоплазменном и частично в жидком состоянии. Процесс идет постоянно с определенной скоростью. В случае перегрева задней кромки наблюдается существенный грат и подплавление кромки. В случае недостаточной погонной энергии наблюдается срыв процесса резки, что также приводит к браку.
Глубина реза определяется условием выброса из парогазового канала остатков жидкой фазы металла и отсутствием экранирования плазмой лазерного излучения.
Объем металла подвергаемого выбросу легко оценивается по формуле:
где Н — толщина разрезаемого металла; d — обычно ширина перетяжки (утверждение верно при правильных режимах резки).
Объем жидкой составляющей обычно не должен превышать 30-40%, в противном случае сильно ухудшается
качество резки, наблюдаются заплывы. Оценивая массу жидкой составляющей, учитывая поверхностное натяжение в зоне парогазового канала, авторы пришли к выводу, что ограничение толщины связано с недостаточным давлением подаваемого газа при лазерной резке.
Модернизировав штатную установку, увеличив давление подаваемого газа при мощности лазера ЛС2, удалось добиться удовлетворительного качества резки титана до 14 мм. Судя по всему, этоне предел для 2 кВт лазера. Шероховатость поверхности не превысила 0,3 мм. Разгар кромки отсутствовал. Недостаток — небольшой грат — удалось легко устранить с помощью технологического приема. Скорость лазерной резки — 400 мм/мин, что в коммерческом смысле весьма перспективно.
На рис. изрезанная 14 мм титановая пластина, на которой уже выполняются промышленные заказы по резке титана. Экономия трудоемкости налицо. Минимальные припуски и отсутствие поводок.
Титановые заготовки после лазерной резки подвергались механической обработке на обычных отечественных станках и не вызывали сложности при дальнейшей обработке.
На текущий момент осуществляется резка титановых заготовок до 16 мм.
Лазерная резка титана
Титановый сплав представляет собой популярный, легкий, прочный материал бело-серебристого цвета, который отличается повышенной коррозионной устойчивостью. Твердость титана является востребованной во многих отраслях и составляет около 700 – 800 МПа. Титановые сплавы по прочности сходны со стальными, имея сниженную практически в два раза массу. Набор технических характеристик позволят эффективно использовать данный вид металла в области судостроения, авиастроения, космической отрасли. Благодаря долговечности и устойчивости к внешним факторам и агрессивным средам, титан служит основой для конструирования узлов и деталей трубопроводов, арматуры, реакторов, насосов в металлургической, энергетической и химической промышленности. В оборонной индустрии на основе титана изготавливают броню, перегородки, бронежилеты, а также корпуса машин, кораблей, подводных лодок. Актуальным металл является для использования в отрасли сельского хозяйства, легкой промышленности, медицины.
Качество титановых изделий во многом зависит не только от параметров сплава, но и от технологии раскроя. В качестве одного из наиболее популярных методов резки данного металла является лазерная техника обработки поверхности.
Физика процесса резки
Лазерная обработка титана осуществляется при помощи действия сфокусированного луча, который генерирует специальная установка. Свойства луча позволяют концентрировать его энергию на маленькой площади. Высокая плотность излучения, мощность которого насчитывает боле 100 Вт на квадратный сантиметр, позволяет довести металл сначала до точки плавления, а затем достичь температуры кипения. Изначально под действием дополнительных компонентов в виде газа и кислорода на поверхности в месте концентрации энергии луча образуется пленка окисла, которая способствует повышению температуры в точке. При достижении значения 1670 °C титан начинает переходить из твердого состояния в жидкое. На уровне 3287 °C металл достигает точки кипения до полного прогорания материала. Продукты горения при работе с толстолистовыми изделиями удаляются из зоны реза потоком направленного газа или воздуха, который способствует поддержанию необходимого режима.
Луч лазера формируется оптическим генератором. Благодаря наличию постоянной высокой частоты, энергия фокусируется в место реза при помощи оптических приборов виде линз. При этом ширина лазерного реза составляет не боле 0,1 мм, позволяя сократить до минимума объем отходов при раскрое материала.
Состав станка лазерной резки
В качестве инструмента для разделения титанового сплава используются современные танки лазерной резки. Сырье размещается на плоскости рабочего поля, которое может иметь различные габариты в зависимости от размеров обрабатываемых изделий. Для получения максимальной точности заготовки закрепляются. Над рабочим столом располагается подвижная балка с установленной лазерной головкой. Линейные приводы, а также набор точных датчиков обеспечивают ход балки и головки, а также точность позиционирования лазера с точностью ± 0,01мм. Управление головкой, а также интенсивностью лазерного луча осуществляется при помощи головного компьютера – микропроцессорного блока, позволяющего загружать программы для резки. Наряду с полным разделением титана, лазер может применяться для нанесения гравировки и формирования пазов, а также других технологических углублений и конструктивных отверстий. Посредством лазера реализуется контурная резка изделий с толщиной от 0,2 до 30 мм, позволяя осуществлять раскрой с конфигурацией любой степени сложности.
Мощность лазерного луча, которую задает генератор, зависит от толщины разрезаемого сплава и типа установки. Мощность твердотельных установок, в составе которых находят применение специальные стекла, изготовленные на основе флюорита кальция или твердое тело в виде рубина, составляет, как правило, не более 6 кВт. Данный вид оборудования обладает возможность работы, как в непрерывном, так и в импульсном режиме, создавая импульс за короткий промежуток времени.
Мощность газовых установок, которые помимо луча используют такие вещества, как гелий, азот, углекислый газ, насчитывает от 6 до 20 кВт.
Наиболее энергоемким является лазерной оборудование, функционирующее на углекислом газе. Мощность газодинамических станком может достигать 100 кВт.
Процесс формирования луча во всех видах станков является различным. В твердотельных установках для этой цели применяются лампы накачки и рабочего тела. В газовых и газодинамических устройствах свет образуется посредством свечения газа. В первом случае его пропускают через электрическое поле, а во втором подвергают нагреву и разгоняют для максимального уплотнения.
Преимущества и недостатки технологии
Несмотря на стоимость оборудования, технология лазерной резки является экономически выгодной и оправданной, позволяя добиваться высоких технических характеристик и показателей, как мелкосерийном, таки в масштабном крупном производстве. Среди достоинств технологии необходимо выделить:
Среди недостатков методики стоит выделить большое энергопотребление, которое не всегда уместно и экономически эффективно при мелкосерийном производстве.