Лазерная резка металла

В промышленности получил распространение ряд процессов разделения

материалов, основанных на электрохимическом, электрофизическом и физико-

химическом воздействиях. Ацителено-кислородная резка, плазменная резка

проникающая дугой и другие физико-химические методы разделения обеспечивают

повышение производительности по сравнению с механическими методами, но не

обеспечивают высокой точности и чистоты поверхностей реза и требуют в

большинстве случаев последующей механической обработки. Электроэрозионная

резка позволяет осуществлять процесс разделения материалов с малой шириной

и высоким качеством реза, но одновременно с этим характеризуются малой

производительностью.

В связи с этим возникла производственная необходимость в разработке и

промышленном освоении методов резки современных конструкционных материалов,

обеспечивающих высокую производительность процесса, точность и качество

поверхностей получаемого реза. К числу таких перспективных процессов

разделения материалов следует отнести лазерную резку металлов, основанную

на процессах нагрева, плавления, испарения, химических реакциях горения и

удаления расплава из зоны резки.

Сфокусированное лазерное излучение , обеспечивая высокую концентрацию

энергии, позволяет разделять практически любые металлы и сплавы независимо

от их теплофизических свойств. При этом можно получить узкие резы с

минимальной зоной термического влияния. При лазерной резке отсутствует

механическое воздействие на обрабатываемый материал и возникают минимальные

деформации, как временные в процессе резки, так и остаточные после полного

остывания. Вследствии этого лазерную резку можно осуществлять с высокой

степени точностью, в том числе легкодеформируемых и нежестких заготовок или

деталей. Благодаря большой плотности мощности лазерного излучения

обеспечивается высокая производительность процесса в сочетании с высоким

качеством поверхностей реза. Легкое и сравнительно простое управление

лазерным излучением позволяет осуществлять лазерную резку по сложному

контуру плоских и объемных деталей и заготовок с высокой степенью

автоматизации процесса. Кратко рассмотренные особенности лазерной резки

наглядно демонстрируют несомненные преимущества процесса по сравнению с

традиционными методами обработки.

Лазерная резка относится к числу первых технологических применений

лазерного излучения, апробированных еще в начале 70-х годов. За прошедшие

годы созданы лазерные установки с широким диапазоном мощности (от

нескольких десятков ватт до нескольких киловатт), обеспечивающие

эффективную резку металлов с использованием вспомогательного газа,

поступающего в зону обработки одновременно с излучением лазера. Лазерное

излучение нагревает, плавит и испаряет материал по линии предполагаемого

реза, а поток вспомогательного газа удаляет продукты разрушения. При

использовании кислорода или воздуха при резке металлов на поверхности

разрушения образуется оксидная пленка, повышающая поглощательную

способность материала, а в результате экзотермической реакции выделяется

достаточно большое количество теплоты.

Для резки металлов применяют технологические установки на основе

твердотельных и газовых CO2 - лазеров, работающих как в непрерывном, так и

в импульсно-периодическом режимах излучения. Промышленное применение

газолазерной резки с каждым годом увеличивается, но этот процесс не может

полностью заменить традиционные способы разделения металлов. В

сопоставлении со многими из применяемых на производстве установок стоимость

лазерного оборудования для резки еще достаточно высока, хотя в последнее

время наметилась тенденция к ее снижению. В связи с этим процесс

газолазерной резки (в дальнейшем просто лазерной резки) становится

эффективным только при условии обоснованного и разумного выбора области

применения, когда использование традиционных способов трудоемко или вообще

невозможно.

Декоративная обработка металлов может осуществляться механическим

способом (чеканкой, гравировкой) и нанесением защитно-декоративных покрытий

(эмалированием, чернением, оксидированием, золочением, серебрением,

родированием)

 

А) Чеканка.

Процесс получения на заготовке рельефного изображения посредством

холодной обработки, т.е. ударов молотка по чекану или с помощью штампов ,

называется чеканкой. Различают механизированную и ручную чеканку. В

качестве материала используют листовой металл – золото, серебро, медь,

мельхиор, алюминий.

 

Б) Гравирование.

Издавна гравирование считалось одним из распространенных методов

декоративной обработки металлов. Сущность процесса заключается в вырезании

на заготовке определенных рисунков. Орнаментов, изображений. Вырезание

производят специальным инструментом – штихелями.

 

В) Эмалирование.

Искусство нанесения эмали известно со времени древнего Египта и всегда

требовало исключительного мастерства и высокой профессиональной культуры.

Составы эмалей, способы их приготовления и методы их нанесения всегда

держались в секрете.

Эмаль представляет собой легкоплавкое сложное стекло сложного

состава, предназначенное для наплавления на металл. Цвет эмалей – самый

разнообразный и достигается за счет введения в сплав соответствующих

красителей. Различают эмали холодные и горячие, прозрачные и непрозрачные.

 

Г) Чернение.

Чернение как один из видов декоративной обработки металлов применяют с

давних пор. Изделия с чернью, обнаруженные на территории нашей страны при

раскопках курганов Северного Причерноморья, относятся к V – III векам до

нашей эры. Сущность процесса чернения заключается в нанесении на заданные

участки изделия легкоплавкого сплава черного цвета – черни. Чернью украшают

изделия из золота и серебра, сплавов меди

 

 

Д) Другие способы обработки.

Оксидирование – предназначено для защиты от потускнения. Сущность

процесса заключается в нанесении на поверхность изделия химически стойкой

защитной пленки.

Процесс гальванического покрытия – представляет собой осаждение одного

металла на другой в среде электролита. Цель таких покрытий – придать

изделиям определенный декоративный вид, повысить их механические

характеристики.

 

Е) Техника филиграни.

В художественной обработке металлов особое место занимает техника

филиграни или скани (от древнерусского скать – свивать), которая состоит в

образовании сложных кружевных узоров из разной длины отрезков тонкой

проволоки, гладкой или крученой, круглой или плоской. Элементы филигранного

узора бывают самыми разнообразными: в виде, веревочки, шнурка, плетения,

елочки, дорожки, глади и т.д. В единое целое элементы филиграни соединяются

при помощи пайки. Часто филигрань сочетают с зернью, представляющей собой

металлические мелкие шарики, которые напаивают в заранее подготовленные

ячейки. Зернь создает эффектную фактуру, игру светотени, благодаря чему

изделия приобретают особо нарядный, изысканный вид.

 

Материалами для филигранных изделий служат сплавы золота, серебра,

платины, медь, латунь, мельхиор, нейзильбер. Нередко филигрань сочетается

с эмалью (в том числе финифтью), гравировкой, чеканкой.

Различают филигрань ажурную и фоновую или напайную. Ажурная филигрань –

это своеобразный кружевной узор с насквозь просматривающимся рисунком.

Филигрань, напаянная на специально подготовленный фон, сплошной (глухая

филигрань) или филигранный (ажурный), называется фоновой. И ажурная, и

фоновая филигрань бывает плоской и объемной.