Современные станки для лазерной резки труб эффективно обрабатывают шесть основных металлов: углеродистую сталь, нержавеющую сталь, алюминий, латунь, медь и титан. Эти материалы составляют более 85 % промышленных применений лазерной резки труб, при этом системы волоконной резки особенно эффективны благодаря адаптивности длины волны и высокой точности.
Коррозионная стойкость нержавеющей стали делает её идеальной для морских компонентов, в то время как лёгкость алюминия обуславливает его применение в аэрокосмическом производстве. Теплопроводность меди способствует изготовлению систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, что подтверждается исследованиями эффективности в отрасли. Титановые трубы, ценящиеся за высокое соотношение прочности к массе, доминируют в производстве медицинских имплантов.
Волоконные лазеры используют длину волны 1064 нм, которую такие неотражающие металлы, как углеродистая сталь, эффективно поглощают. Для отражающих металлов, таких как алюминий и медь, применяются импульсные режимы лазера и вспомогательные газы на основе азота, чтобы минимизировать отражение энергии и обеспечить стабильное качество реза.
Резка металлов с высокой отражательной способностью требует точной настройки фокуса и оптимизированной подачи вспомогательного газа для предотвращения отражения луча. Операторы должны соблюдать баланс между сниженной скоростью резки (обычно на 20–40 % медленнее, чем у стали) и повышенными параметрами мощности (3–6 кВт), чтобы сохранить целостность кромки и избежать окисления, как указано в Отчете по обработке металлов 2024 года.
Для стальных труб из углеродистой стали толщиной менее 8 мм большинство мастерских обнаруживают, что волоконные лазеры мощностью от 2 до 3 кВт неплохо справляются с резкой на скоростях около 3–5 метров в минуту. Однако со сталью нержавеющей дело обстоит иначе. Из-за высокого содержания хрома требуется примерно на 10–15 процентов большая плотность мощности. Поэтому для толщины стенок от 5 до 10 мм операторы обычно используют лазеры мощностью 3–4 кВт, чтобы получить качественные резы без излишков расплава. И не забывайте также о газе-помощнике — азоте. Его подача под давлением от 12 до 18 бар помогает снизить окисление во время резки, что существенно влияет на качество конечного продукта при работе с такими ферросплавами.
При работе с алюминиевыми сплавами, такими как 6061-T6, обычно лучше всего использовать лазеры в диапазоне мощности от 3 до 4 кВт, одновременно снижая скорость резки до 1,5–3 метров в минуту. Это помогает поддерживать достаточное охлаждение, чтобы тонкостенные трубы не деформировались из-за чрезмерного накопления тепла. С медными сплавами ситуация усложняется, поскольку они склонны отражать лазерный свет обратно. Большинство операторов добиваются успеха при использовании импульсных режимов лазера, при которых коэффициент заполнения составляет примерно от 70 до 90 процентов. Согласно последним отраслевым отчетам издания The Fabricator за 2024 год, наблюдаются довольно впечатляющие улучшения. В них упоминается, что динамическая регулировка фокусного расстояния во время операций резки может сократить время обработки примерно на четверть при работе с медными листами толщиной 3 мм. Значительное улучшение, если производителям удастся правильно внедрить эти методы на своих производственных линиях.
Испытание производства с использованием труборезной лазерной машины мощностью 4 кВт на нержавеющей стали 304 показало:
трубы 6 мм :
трубы 12 мм :
Результаты показывают, что лазерная мощность должна значительно увеличиваться с толщиной — для удвоения толщины материала требуется на 33 % больше энергии, — при этом более точный контроль давления газа (20–25 бар) улучшает удаление расплавленного металла.
Современное лазерное оборудование для резки труб работает со всеми типами профилей, включая круглые, квадратные и прямоугольные трубы, которые широко используются в строительных конструкциях, каркасах автомобилей и системах отопления и охлаждения зданий. Хотя круглые трубы по-прежнему составляют около половины от общего объема резки во всём мире, в последнее время наблюдается рост популярности угловых форм в проектах современной архитектуры и транспортной инфраструктуры. Новые станки оснащены функциями, такими как патроны с автоматической центровкой и регулируемые ролики, которые обеспечивают стабильность при обработке сложных накруглых участков. Что касается обработки материалов, таких как уголки или швеллеры, производители выяснили, что использование четырёхпатронной системы вместо старого двухточечного метода сокращает проблемы с изгибом примерно на треть в процессе обработки.
При работе со смешанными партиями материалов, таких как алюминиевые трубы длиной 3 метра вместе с более длинными стальными конструкционными трубами длиной 9 метров, важное значение приобретает гибкость. Современные модульные лазерные станки оснащены регулируемыми патронами и умным программным обеспечением для раскроя, которое позволяет достичь использования материала до 89 процентов, даже при работе с самыми разными размерами. Эти станки также обладают довольно интересными функциями. Быстросменные поворотные приспособления заменяются менее чем за четыре минуты, в то время как давление зажима автоматически регулируется в диапазоне от 20 до 200 psi в зависимости от того, что именно режется. Кроме того, головка станка может вращаться на полные 360 градусов, что сокращает время настройки примерно вдвое. Предприятия, использующие две станции загрузки, обеспечивают практически непрерывную работу оборудования, что обычно приводит к увеличению рентабельности инвестиций примерно на 40 процентов на тех объектах, где ежемесячно обрабатывают более чем пятнадцать различных форм труб.
С системой волоконного лазера мощностью 6 кВт резка углеродистой стали может достигать глубины около 25 мм, в то время как нержавеющая сталь обрабатывается толщиной до примерно 20 мм. Что касается алюминиевых и медных сплавов, их предел обычно составляет около 15 мм, поскольку они поглощают лазерную энергию менее эффективно, чем сталь. Для резки этих металлов требуется примерно на 30–50 процентов большая плотность мощности по сравнению с обработкой стали. Титан представляет собой совершенно иной вызов. Хотя возможно резать материал толщиной до 12 мм, необходимо соблюдать особые меры предосторожности, поскольку титан склонен к быстрому окислению в процессе резки. Это означает, что операторы должны защищать материал инертными газами на протяжении всей операции, чтобы обеспечить качественный результат без нежелательных реакций на поверхности.
Для тонкостенных алюминиевых деталей толщиной от 0,5 до 3 миллиметров достижение точности ±0,1 мм абсолютно критично для авиационно-космических применений. Такой уровень точности обычно достигается за счёт использования импульсной лазерной технологии, которая помогает контролировать тепло и предотвращать деформации. Когда речь идёт о более толстых материалах из углеродистой стали толщиной от 6 до 25 мм, акценты несколько меняются. В этом случае особенно важна перпендикулярность кромки, отклонение должно быть менее половины градуса. И естественно, никто не хочет остатков шлака на готовом изделии. Использование азота под высоким давлением в процессе обработки может повысить качество кромки примерно на 40 процентов при работе с листовой сталью толщиной 12 мм. Другой важный момент — значительно большее время предварительного прожигания для стали толщиной 20 мм по сравнению с алюминием толщиной всего 5 мм. Разница составляет около трёх раз, что обусловлено различиями в тепловой массе этих двух материалов.
Адаптивные алгоритмы сверления сокращают время обработки медных сплавов на 55%. Гибридные сопла, использующие смесь кислорода и азота, обеспечивают на 25% более гладкие кромки при резке алюминия толщиной 15 мм. Лазеры с двойной длиной волны достигают шероховатости поверхности Ra 0,8 мкм на отражающих металлах — на 30% лучше, чем однорежимные системы. Эти инновации позволили сократить количество этапов последующей обработки на 18% при производстве титановых медицинских компонентов.
Согласно недавнему отраслевому исследованию 2023 года, волоконные лазеры потребляют примерно на 30 процентов меньше энергии по сравнению с традиционными моделями CO2 при работе с проводящими металлами, такими как нержавеющая сталь и алюминий. Эти лазеры лучше всего работают с металлическими листами толщиной около 25 мм и менее. Однако для непроводящих материалов большинство специалистов по-прежнему предпочитают системы CO2, поскольку они показывают лучшие результаты в таких случаях. Новое поколение волоконных резаков оснащено так называемым адаптивным управлением длиной волны. Эта функция помогает уменьшить проблемы, вызванные отражениями при резке меди и латуни, что может быть довольно сложным при использовании старого оборудования.
Продвинутые системы достигают скорости резки до 120 метров в минуту с точностью ±0,1 мм, обеспечивая непрерывное производство автомобильных выхлопных систем и воздуховодов систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Автоматическая загрузка в сочетании с программным обеспечением для раскроя на основе искусственного интеллекта снижает расход материала на 18–22% по сравнению с ручными методами.
| Промышленность | Критические требования | Рекомендуемые характеристики лазера |
|---|---|---|
| Автомобильная промышленность | Подготовка под точную сварку (допуск <0,2 мм) | волоконный лазер мощностью 3 кВт и выше с системами визуального контроля |
| Конструкция | Обработка стальных деталей с толстыми стенками (8–25 мм) | лазер мощностью 6 кВт с газовой режущей средой |
| ВВС | Сложные 3D-формы из материалов с тонкими стенками | пятиосевая режущая головка с поворотной осью |
Для изготовления металлоконструкций предпочтительны станки с возможностью резки толщиной 25 мм и более и автоматическим удалением шлака. Подрядчикам в сфере ОВК выгодны компактные системы, способные обрабатывать трубы диаметром 60–150 мм с быстросменными оправками.
Станки для лазерной резки труб могут обрабатывать такие материалы, как углеродистая сталь, нержавеющая сталь, алюминий, латунь, медь и титан.
Волоконные лазеры используют длину волны 1064 нм, а отражающие металлы, такие как алюминий и медь, обрабатываются с помощью импульсных лазерных режимов и вспомогательных газов на основе азота для минимизации отражения энергии.
С системой волоконного лазера мощностью 6 кВт глубина реза углеродистой стали может достигать около 25 мм.
Волоконные лазерные резаки обычно потребляют примерно на 30 % меньше энергии по сравнению с CO2-моделями при работе с проводящими металлами, а также оснащены адаптивным управлением длиной волны для лучшей обработки отражающих материалов, таких как медь и латунь.
Горячие новости
RT Laser — это национально признанное высокотехнологичное предприятие, специализирующееся на исследованиях, разработке, производстве и продаже лазерного оборудования. Наша основная продукция включает в себя станки для резки волоконным лазером, ручные лазерные сварочные аппараты и гибочные машины.
№6-8, промышленный парк Бинхэ, район Цзиян, город Цзинань, провинция Шаньдун, Китай.
Авторское право © 2025 RAYTU LASER Technology Co., Ltd. Политика конфиденциальности
EN
