Появление первого лазера
Изобретение лазерного луча, давшее возможность его применению в различных сферах, началось в 1917 г., когда учёный Альберт Эйнштейн выдвинул теорию генераторов-усилителей когерентного света и сделал прогноз «стимулированного излучения». В соответствии с этой концепцией, электромагнитное поле может перевести атом или молекулу на более высокий или низкий энергетический уровень соответственно с поглощением или излучением фотона.
Теоретические основы использования стимулированного излучения для повышения уровня излучения изложил советский учёный Валентин Фабрикант в 1939 г. В 1950 г. физиками Чарльзом Таунсом, Александром Прохоровым и Николаем Басовым теоретическая часть была развита до квантовой теории, за которую они впоследствии получили Нобелевскую премию.
Использовать стимулированное излучение для усиления света предложил Гордон Гулд в 1959 г. Для выполнения этой задачи он предложил оптический резонатор с возможностью генерации узкой струи когерентного света, который назвал «LASER», по первым буквам английских слов «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation», которые переводятся как «усиление света с помощью стимулированного излучения». Опытный экземпляр с лучом красного цвета и синтетическим рубином в качестве активной среды был изобретён в 1960 г. в штате Калифорния американским физиком Теодором Майманом.
Конечный вариант на основе углекислоты был создан в компании AT&T Bell Labs в 1963 году. Он обладает низкой себестоимостью и лучшей прорезающей способностью, чем первоначальный лазер на рубиновой основе. Этот тип используется для лазерной резки металла в наши дни.
В первые несколько лет своего существования лазер не обладал высокой мощностью. В 1964 году их мощность составляла порядка одного милливатта, однако к 1967 году мощность установок возросла до 1000 Вт.
Начало использования лазера для резки
Пучок света, способный разрезать поверхности, не мог быть не задействован в промышленности, в том числе в обработке металлов. Впервые это сделал сотрудник кембриджского Института Сварки Питер Гулдкрофт в мае 1967 года. Лазерным лучом с кислородным поддувом он разрезал стальной лист толщиной 1 мм. Подача кислорода осуществлялась с помощью насадки изобретения Гулдкрофта.
Вообще, в конце 1960-х годов лазеры нашли широкое применение, в частности, химической, аэрокосимческой, горнодобывающей отраслях.
Первая профессиональная система была создана в 1975 году компанией Laser-Work A. G, и её предполагалось использовать в автомобилях и самолетах.
В 1980-е гг. во всем мире и по разным отраслям промышленности было задействовано около 20 тысяч устройств для лазерной резки общей стоимостью в 7,5 млрд долларов. Исследователи отмечают, что с изобретением лазерной резки человечество вступило в новую промышленную эпоху. В это десятилетие были изобретены щелевые CO2-лазеры. Лазерный метод обработки стал использоваться в работе с пластиком и каучуком.
В 2008 году получили развитие волоконные лазеры. Хотя первый лазер из волоконного световода был получен в 1971 году.
Современное лазерное оборудование
Сегодня для раскроя металлов используются следующие типы станков:
- Волоконные, или твердотельные, в которых применяется лампа накачки. Отличаются полностью автоматизированной работой.
- Газовые, на основе углекислоты – простое оборудование с ручным управлением, чаще всего применяется для резки неметаллов – акрила, ПВХ, пластмассы.
- Газодинамические – сходные с газовыми, но с большим нагревом рабочего газа и отличающийся большей ценой.
Современное оборудование для лазерного раскроя металла представлено следующими видами:
- Оптоволоконная установка лазерного раскроя – универсальный агрегат, который может использоваться в обработке металла и других материалов. Состоит из ламп накачки и оптоволокна со световым волокном и кварцевой сердцевиной. Волоконный лазер даёт световую волну длиной 1 Кмк, которая быстрее режет прочные материалы.;
- Автоматизированные комплексы лазерной резки, но без оптического волокна. Способны обеспечивать ровный рез без заусенцев, оснащены системами охлаждения. Оснащены углекислотным или газодинамическим лазером, специальным программным обеспечением для обеспечения точности обработки.;
- Установки для ручной лазерной резки.
Принцип действия
Лазерный луч генерируется в трубке с газовой смесью на основе углекислоты, после чего он сообщается рабочему участку через систему линз и зеркал. Во время работы станка происходит интенсивный нагрев трубки, поэтому она нуждается в охлаждении. Как правило, в качестве охлаждателя выступает обычная вода, проходящая через контур охлаждения, поэтому последний часто делают замкнутым, чтобы не расходовать воду. Также существует необходимость удаления дыма и паров обрабатываемого материала, которую выполняет вытяжка. Вытяжку и охлаждатель нужно подключать отдельно, и выглядят они довольно габаритно. Таким образом выходит, что в резке участвуют три самостоятельных прибора.
Какие еще виды резки бывают?
- Механическая - раскрой металла путем непосредственного контакта инструмента с материалом. Как правило, совершается вручную мастером. Не требует серьёзного технического оснащения и значительной квалификации от специалиста, но может потребоваться физическая подготовка. Для резки могут использоваться гильотина, дисковая или ленточная пила. Старейший способ резки.
- Гидроабразивная - резка посредством применения водной струи с абразивным материалом, обладающей высокими напором и давлением. Экологически, взрыво- и термически безопасный метод без оплавления и окислов материала.
- Плазменная резка - раскрой металла путем воздействия на металл плазмы. Позволяет добиться сложных геометрических форм, даёт точный и качественный рез. Дешевый и безопасный вид раскроя.
Используем современные методы резки
АО НПФ «Спецмаш» раскраивает металлы по технологии лазерной резки для клиентов Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Лазер обеспечивает высокое качество реза, не оставляет после себя отходов, позволяет выполнить любое изделие, как детали для промышленности, так и оригинальные декоративные элементы. Мы осуществляем резку как собственного металла, так и предоставленного заказчиком.
Заказы выполняются на оборудовании G-WEIKE Laser с лазером с защитной кабиной и резательным станком. Быстрее всего он может резать материал со скоростью 120м/мин, его мощность 2 кВт.
Мы занимаемся своим делом 30 лет. Нам доверяют даже выполнение госзаказов под контролем Военной Приёмки, поэтому нам стоит довериться.
