Лазерная резка — одна из самых точных и универсальных технологий обработки листовых материалов. Сфокусированный луч управляется ЧПУ, создаёт узкий разрез с чистой кромкой и минимальной зоной термического влияния. Эта технология востребована в машиностроении, архитектурном декоре, приборостроении и в малосерийном производстве, где важны геометрическая точность и повторяемость.
Ниже мы объединили две статьи в один расширенный материал: от принципов и видов лазерной резки до выбора вспомогательного газа, диапазона толщин, плюсов и ограничений, а также практических советов по подготовке чертежей и подбору параметров под задачу.
Как работает лазерная резка
В основе процесса — локальный нагрев сфокусированным лучом до плавления или испарения материала. Сопутствующая газовая струя выдувает расплав (или поддерживает реакцию окисления), формируя керф — узкую щель реза. Непрерывный разрез достигается перемещением луча или заготовки по траектории ЧПУ. Классические режимы: fusion (плавление с выдуванием), reactive/flame (реактивная резка кислородом) и vaporization (сублимация/испарение). Эти механизмы охватывают металлы, неметаллы и хрупкие материалы (стекло — через управляемое терморастрескивание).
Типы промышленных лазеров
CO₂-лазеры широко применяются для неметаллов (дерево, акрил, текстиль) и части металлов небольшой/средней толщины. Оптоволоконные лазеры эффективны на отражающих металлах (медь, латунь, алюминий) и дают высокую скорость на стали и нержавеющей стали. Твердотельные (Nd:YAG/др.) обеспечивают высокую плотность энергии и используются в требовательных задачах, включая микрообработку. Выбор источника зависит от спектрального поглощения материала, требуемой производительности и бюджета.
Что даёт технология на практике
- Высокая точность и повторяемость. Позиционирование в десятках микрон при корректной калибровке станка. Малая ширина керфа упрощает раскрой и позволяет получать мелкие элементы без деформации.
- Чистая кромка. При резке в азоте кромка остаётся без оксидной плёнки и часто не требует доп. обработки — это важно для видимых поверхностей и последующей окраски/полировки.
- Гибкость по материалам. Конструкционные и нержавеющие стали, алюминиевые сплавы, медь, латунь; для неметаллов (акрил, фанера) — CO₂.
- Быстрый запуск и автоматизация. Работа по DXF/DWG, интеграция с CAM, быстрая переналадка между партиями.
Ограничения и инженерные требования
- Капзатраты. Высокомощные волоконные комплексы и газовая инфраструктура (кислород/азот/воздух) требуют инвестиций; окупаемость зависит от загрузки.
- Толщина материала. Хотя топ-системы сегодня режут сталь до 30–35 мм (иногда до 50 мм на нерж. при высокой мощности), на больших толщинах альтернативы вроде плазмы/гидроабразива могут быть экономичнее.
- Требования к вентиляции и безопасности. При резке образуются дым и аэрозоли, требующие вытяжки и фильтрации; соблюдаются общие правила лазерной безопасности.
Керф, допуски и качество поверхности
Ширина керфа зависит от мощности, оптики, сопла, газа и материала. Для лазерной резки она обычно составляет порядка десятых долей миллиметра: ориентировочно ~0,08–1,0 мм в разных материалах и толщинах; для металла часто ещё меньше (около 0,15–0,4 мм). Это позволяет закладывать малыe припуски и тесный раскрой.
По шероховатости и повторяемости: на тонких листах при достаточной мощности кромка получается ровной; рост толщины обычно увеличивает Rz, а рост мощности и скорости — снижает его. При проектировании важно учитывать, что на толстых сталях «волокнистость» кромки проявляется сильнее.
Материалы и типовые толщины
Ниже — ориентиры по возможным толщинам для современных волоконных комплексов; конкретные значения зависят от модели, оптики, газа, чистоты поверхности и марки сплава:
| Материал | Рабочая толщина (ориентир) | Примечания |
|---|---|---|
| Сталь конструкционная | до 30–35 мм | Кислород для толстой стали повышает скорость, но даёт оксидную кромку. |
| Нержавеющая сталь | до 40–50 мм | Азот даёт чистую кромку без оксидов, важен расход газа. |
| Алюминиевые сплавы | до ~30 мм | Требуется мощность и правильный газ; кромка чувствительна к оксидам. |
| Медь/латунь | ~12–16 мм | Отражающие металлы; эффективны волоконные лазеры. |
Выбор вспомогательного газа
Кислород (O₂). Усиливает реакцию горения железа, повышая скорость на углеродистых сталях, но оставляет оксидный слой — кромку часто нужно очищать перед покраской. Хорош для толстых сталей, где критичнее скорость, а не «белая» кромка.
Азот (N₂). Инертен и предотвращает окисление — кромка чистая и светлая (важно для нержавеющих конструкций, видимых деталей и «под покраску без травления»). Минус — большой расход и иногда меньшая скорость по сравнению с кислородом на толстой стали.
Сжатый воздух. Компромиссный вариант для тонких листов; экономит на газе, но может уступать азоту по финишу. Выбор режима — предмет тестов под конкретную марку/толщину.
Где лазерная резка сильнее альтернатив
- Сложная геометрия и малые элементы. Узкий керф и малый HAZ сохраняют геометрию и минимизируют деформации.
- Стабильная серийность. ЧПУ-управление даёт повторяемость для серий/мелкосерий.
- Чистая кромка «с листа». При азоте часто не требуется последующая зачистка.
Когда рассмотреть плазму или гидроабразив
- Очень большая толщина. На сверхтолстых листах плазма/гидроабразив может быть быстрее/дешевле по стоимости реза.
- Нулевая термозона. Водоструй исключает тепловое влияние (актуально для закалённых сталей, композитов, сэндвичей), но обычно медленнее и дороже по часу работы.
Применения
- Авто- и авиастроение: кронштейны, панели, корпуса со стабильной геометрией.
- Электротехника и приборы: решётки, кожухи, монтажные панели с множеством отверстий.
- Архитектура и интерьер: фасадные экраны, декоративные панели, логотипы, перфорация.
- Медицина/food-grade: детали из нержавеющих сталей с чистой кромкой под санитарные требования.
- Прототипы и малые партии: быстрый переход от CAD к детали без оснастки.
Практика проектирования: как получить идеальный рез
- Чертежи. DXF/DWG в миллиметрах; замкнутые контуры без дубликатов; один слой с реальными линиями реза.
- Минимальные перемычки. Для «островков» и мелких элементов закладывайте технологические мостики либо задавайте порядок реза (внутренние контуры — первыми).
- Зазоры и припуски. Для сборочных посадок учитывайте реальную ширину керфа (десятые мм) и тепловое влияние на толстых листах.
- Марка и состояние поверхности. Окалина, плёнки и масло ухудшают стабильность. Для нержавейки под «белую» кромку — резка в азоте.
Плюсы и минусы технологии
Плюсы
- Точность, повторяемость, узкий керф.
- Высокая скорость на листовых материалах; экономия на финишных операциях при азоте.
- Гибкость по материалам и конфигурациям; быстрое перенастроение.
Минусы
- Стоимость лазерных комплексов и газов.
- Ограничения по сверхтолстым листам; возможна оксидная кромка при кислороде.
- Требования к вентиляции/фильтрации и соблюдению лазерной безопасности.
Как мы работаем: производство и смежные операции
Компания Симиди принимает заказы на лазерную резку по вашим DXF/DWG. Помогаем с технологичностью, подбираем газ и параметры под материал/толщину, оптимизируем раскрой под экономию листа. При необходимости дополняем процесс механической обработкой и сборкой:
- Фрезеровка металла на заказ — выборка карманов, фаски, сложные 2.5D-контуры.
- Токарные работы на ЧПУ — втулки, оси, резьбы и посадки.
- Токарно-фрезерные работы на ЧПУ — комбинированные детали с высокой точностью.
- Серийное изготовление — стабильная партия, контроль качества и логистика.
Типовые кейсы и советы
- Тонкая нержавеющая сталь, видимая кромка. Режем в азоте — чистая белая кромка, минимальная доработка.
- Углеродистая сталь средней/большой толщины. Кислород повысит скорость, но учтите последующую очистку от оксидов, если деталь пойдёт «под покраску».
- Алюминий и латунь. Волоконный лазер с корректным газом и чистым листом; контролируйте зазоры под сборку из-за теплового влияния.
FAQ — частые вопросы по лазерной резке
Какая точность доступна?
При корректной настройке позиционирование — порядка десятков микрон; допуски зависят от толщины, оптики и механики станка. На тонких листах выдерживаются сотые миллиметра, на толстых — выше.
Какая ширина реза?
Обычно десятые доли миллиметра; для металлов — ~0,15–0,4 мм, для неметаллов — шире. Закладывайте припуск под материал и толщину.
Как выбрать газ?
Нержавейка/видимая кромка — азот; толстая сталь — кислород ради скорости; тонкие листы и экономия — сжатый воздух (после проб).
Какие толщины доступны?
Современные волоконные комплексы режут сталь до 30–35 мм, нержавеющую — до 40–50 мм, алюминий — до ~30 мм; цветные (медь/латунь) — до 12–16 мм. Реальные значения зависят от конкретной машины и газа.
Нужна ли постобработка?
При азоте часто достаточно снять микрозаусенцы. При кислороде возможна оксидная плёнка — потребуется зачистка/фосфатирование перед окраской.
Безопасность и вентиляция?
Обязательны вытяжка/фильтрация и соблюдение правил работы с лазерами; пары и аэрозоли при резке — опасные факторы.
Если вы хотите обсудить проект или получить расчёт, прикрепите черчеж и укажите материал/толщину. При необходимости мы предложим альтернативу — плазму или гидроабразив — если это будет выгоднее под вашу задачу.