>>

Резак лазерный по металлу – как это работает, возможно ли самостоятельное изготовление?

Точный раскрой металла – задача не из легких. Применяются фрезеры, плазморезы, гидроабразивные резаки.

С недавних пор стало возможным применение научных разработок в промышленности и даже в быту, и лазерный резак по металлу из фантастического аксессуара превратился в обычный инструмент, который можно приобрести. В том числе, и для личного пользования.
лазерный резак по металлу
Стоимость промышленного оборудования выходит за рамки здравого смысла. Но при определенных объемах коммерческого использования, покупка возможна. Если площадь обработки не выходит за рамки 0,5 м на 1 м, вполне можно уложиться в 100 тыс. рублей. Это реальная сумма для небольшой металлообрабатывающей мастерской.
промышленный лазерный резак

Установка лазерной резки металла – принцип работы

Установка лазерной резки металла
Речь пойдет не о гиперболоиде инженера Гарина, оставим эту тему для фантастов. Размеры излучателя и его мощность, по-прежнему являются непреодолимым препятствием для создания портативных боевых лазеров, или режущего инструмента на их основе.

Промышленные установки для ручного применения фактически не являются ручными приборами. Сама установка стационарная, и подает энергию лазерного луча к режущей головке с помощью оптоволокна. Да и защита у оператора должна быть на уровне космонавта или на худой конец сталевара.

Важно! Любой, даже маломощный лазер, при бесконтрольном включении, может привести к пожару, серьезным травмам, и материальному ущербу.

Прежде чем начинать делать лазер своими руками для резки металла, и тем боле производить пробное включение, позаботьтесь о мерах безопасности и защиты глаз. Отраженный от металла луч также обладает разрушительной силой.

Принцип работы

Лазерный луч создает точечный гипер нагрев обрабатываемого материала, приводящий к расплавлению, а при продолжительном воздействии – испарению металла. Последний вариант годится скорее для разрушения, поскольку шов получается с неровными краями. Да и пары металла осаждаются на элементах станка, особенно на оптике. Это сокращает срок службы.

Принцип работы плазменной резки наглядно показан в этом видео

Гораздо эффективнее (и выгоднее экономически) доводить металл до расплавления, и выдувать материал из зоны расплава. Шов получается тонким, идеально ровным, а продукты расплава вместе с дымом моментально удаляются из рабочей зоны.

По такому принципу работают все промышленные резаки. Основные компоненты лазерной установки для резки металлов:

  • Собственно излучатель, или лазерная пушка. Кроме источника лазерного луча необходимо обеспечить его «доставку» в зону реза, и фокусировку до требуемого размера.

    Поэтому оптический элемент обязательно входит в комплект излучателя. При этом оптика может быть выполнена единой конструкции с пушкой, или состоять из разнесенных компонентов, работающих как целостный комплекс.

    Если вы делаете станок лазерной резки своими руками – в первую очередь найдите подходящий излучатель.

  • Система подачи сжатого воздуха (или инертного газа) в точку реза для выдувания расплавленного металла и охлаждения режущей головки
  • Вентиляционная система нижней части резака, для отвода дыма, продуктов горения и расплава.
  • Координатный привод, обеспечивающий запрограммированную траекторию перемещения.

    Если вам необходимы лишь прямолинейные разрезы – понадобится несложный контроллер скорости перемещения. При сложных формах требуется координатная система с ЧПУ.

    Это самый доступный элемент в плане изготовления резака по металлу своими руками.

  • Рабочий стол, на котором заготовка должна прочно удерживаться (не допуская смещения). Обрабатываемая пластина может располагаться на точечных опорах. Укладывание заготовки на плоскую поверхность сделает работы невозможными, поскольку стол будет разрушаться лучом.
  • стол для резки лазером

  • Стол также может быть оборудован системой координатного перемещения.
  • Блок питания установки, и контроллер, регулирующий мощность лазера для резки металла.

Излучатель для резки может работать по различной технологии:

Твердотельные лазеры

Активным элементом является кристалл полупроводника. Преимущество – компактность и удобство использования. Модели малой мощности имеют доступную цену. Недостаток – высокая сложность (и стоимость) мощных моделей. Поэтому в резаках применяются нечасто.

Если вам нужен не очень мощный лазер, выполненный своими руками в домашних условиях – это оптимальный вариант. Граверы по металлу, способные резать тонкие металлические листы, получили распространение именно по причине ценовой доступности.

В этом видео сравнивают работу двух типов лазера твердотельного и газового

Волоконные лазеры

Элементом накачки и излучения является тонкий кварцевый стержень – стекловолокно. Имеет высокий КПД – до 40%. Достаточно компактное изделие, к тому же выделяет относительно мало тепла. Стало быть, не нужно городить систему охлаждения.

Излучающий комплекс не требует сложной оптики, достаточно пары стеклянных линз. Продолжительный срок эксплуатации по причине малого износа волокна. Есть возможность создавать модульные конструкции: несколько головок в итоге объединяют свою мощность. Излучение можно транслировать по гибкому оптоволокну.

Газовые лазеры, в основном – CO2

Недорогие и достаточно мощные излучатели, использующие химические свойства газа. Для накачки используют высоковольтные блоки питания. Серьезный недостаток – громоздкая конструкция и низкий КПД (не более 10%).

Лазерный резак своими руками – практический пример создания

Несмотря на сложность изготовления, и дорогостоящее оборудование (в первую очередь излучатель), станок можно собрать самостоятельно. Поскольку главная нагрузка (технологическая и финансовая) лежит именно на лазере, вокруг него строится остальная конструкция.

В данном примере используется CO2 лазер ЛГН-703. Это достаточно древняя, но вполне работоспособная конструкция. При наличии смекалки, его можно приобрести в НИИ, имеющих советские корни. Многие экземпляры списаны по причине формального окончания срока службы. При этом лазеры до сих пор работоспособны.
лазер ЛГН-703
Мощность такой трубки порядка 50-60 Вт, чего вполне достаточно, чтобы изготовить самодельный лазерный резак. Блок питания изготавливается из доступных деталей от лампового телевизора. Требуется умножитель: напряжение для запуска накачки – 35000 вольт, для поддержания луча – 25000 вольт.
электрическая схема лазерного резака
Схема достаточно простая в изготовлении, это видно на фото.
радиаторы охлаждения микросхем
Систему водяного охлаждения описывать нет смысла, ее организовать несложно. Главная задача – создать систему координатного перемещения и фокусировки зеркал.
схема координатного перемещения
Первое зеркало неподвижно. Оно проецирует луч на второй рефлектор, который перемещается вдоль луча на подвижной ферме. По ферме двигается каретка с фокусирующей головкой. Луч направляется на оптику с помощью третьего зеркала. В результате, вне зависимости от положения головки, луч всегда попадает «в цель».

Управление можно организовать на популярном контроллере Arduino UNO. При современной элементной базе, создать недорогую и эффективную систему ЧПУ может любитель, умеющий держать в руках паяльник.

В этом видео демонстрируется лазерный газовый резак сделанный своими руками в домашних условиях

Итог:
Лазерная резка металла своими руками – отнюдь не фантастическое мероприятие. Самодельных станков становится все больше, домашние умельцы с каждым новым изделием совершенствуют технологию.

Комментарий

Заполните обязательные поля