Лазер для резки металла своими руками

Лазер для резки металла своими руками

Провести точный раскрой металла в домашних условиях очень проблематично. Для таких целей приходится задействовать сложное фрезеровальное оборудование, плазморезы, а также устройства, которые работают гидроабразивным методом. Однако в последнее время многие научные разработки, казавшиеся чем-то фантастическим, стали появляться и в бытовой эксплуатации. При этом специалисты составили множество инструкций, позволяющий создать самодельный лазер для резки металла своими руками.

Применение лазерной резки

Основываясь на отечественном применении, лазерная резка широко используется с низкоуглеродистой сталью толщиной менее 12 мм, листами из нержавеющей стали толщиной менее 6 мм и неметаллическими материалами толщиной менее 20 мм. Что касается резки трехмерных пространственных кривых, то она ограниченно используется в автомобильной и авиационной промышленностях.

С точки зрения точности и шероховатости поверхности разрезов, лазерная резка не может превышать электрообработку аналогичной мощности, а также лазером трудно достичь толщины резки плазмой. Этот усовершенствованный метод обработки уже заменил и продолжает заменять некоторые традиционные технологии резки, особенно электрическую сварку. Очевидные преимущества технологии резки лазером по сравнению с другими методами:

• Возможно собрать лазер для резки металла своими руками на основе твердотельного диода.
• Небольшая ширина разреза (обычно 0,1−0,5 мм).
• Высокая точность (общее отклонение центра отверстия составляет 0,1−0,4 мм, а отклонение контура — 0,1−0,5 мм).
• Хорошая шероховатость поверхности разреза (обычно Ra 12,5−25 мкм).
• Режущие поверхности могут быть сварены без дальнейшей обработки.
• Высокая скорость резания. Например, мощность лазера для резки металла 2 кВт при резке углеродистой стали толщиной 8 мм позволяет получить скорость обработки 1,6 м / мин, а при резке нержавеющей стали толщиной 2 мм — 3,5 м / мин, с малой площадью термического воздействия и крошечной деформацией.
• Безопасный станок и чистое рабочее место. Это значительно улучшает рабочую среду оператора.

Работать своими руками лазерным резаком по дереву опасно, так как режущая головка без проблем прожигает основную заготовку и повреждает опорную поверхность.

Заготовки, подходящие для резки лазером, обычно подразделяются на три категории:

1. Детали из листового металла, которые не подходят для производства с технической и экономической точек зрения, особенно низкоуглеродистая сталь со сложной формой контура в малых партиях и толщиной менее 12 мм, а также нержавеющая сталь толщиной менее 6 мм. Готовыми продуктами являются: элементы лифта, панели лифтов, станки и оборудование, все виды электрических шкафов, распределительные шкафы, детали текстильных машин, детали машиностроительной техники, большие листы из кремнистой проволоки и т. д.
2. Нержавеющая сталь (общая толщина Читайте также: Устройство и принцип действия сварочного трансформатора

Технология управления фокусом

При резке плотность энергии лучей высока, обычно > 10 Вт / см2. Поскольку плотность энергии прямо пропорциональна радиусу излучаемого пятна, диаметр пятна должен быть как можно меньше, чтобы получить узкий пучок. Диаметр фокального пятна также прямо пропорционален фокусной глубине объектива. Чем меньше фокусная глубина, тем меньше диаметр фокусного пятна.

При резке расплавленный материал разбрызгивается и объектив легко получает недопустимые повреждения. Поэтому высокомощная резка лазером производится при фокусном расстоянии 127

190 мм. Фактический диаметр фокального пятна оптоволоконного лазера составляет от 0,1 до 0,4 мм. Для высококачественной резки эффективная фокусная глубина также связана с диаметром линзы и срезанным материалом. Например, при резке углеродистой стали с 12-сантиметровой линзой фокусная глубина находится в пределах фокусного расстояния +2%, что составляет около 5 мм.

Учитывая качество резания, скорость резания и другие факторы, как правило, для металлического материала 6 мм фокус — над поверхностью; для нержавеющей стали > 6 мм фокус находится под поверхностью, а конкретный размер должен определяться экспериментально.

Определение фокуса

Существует три простых метода определения местоположения фокуса в производстве:

1. Метод печати. Сделайте режущую головку перемещающейся сверху вниз, используйте лазерный луч на одной пластиковой пластине, сравнивая с минимальным диаметром выплавленного материала.
2. Метод наклонной пластины. Установка пластиковой пластины при формировании определенного наклона к вертикальной оси, что делает ее горизонтальной, при этом самый маленький лазерный луч будет там, где находится фокус.
3. Метод синей искры (только для волоконных лазеров). Удалите сопло, продуйте воздух, подставьте пластину из нержавеющей стали, перемещайте режущую головку сверху вниз до тех пор, пока синяя искра не достигнет своего предела. Чем больше диаметр падающего пучка, тем меньше диаметр фокусного пятна.

Управления воздушным потоком

Когда лазер разрезает сталь, кислород и сфокусированный лазерный луч направляются через сопло к обрабатываемым материалам для образования потока. Основное требование к воздушному потоку состоит в том, что поток воздуха в месте разреза должен быть плотным, а скорость высокая, чтобы достаточное окисление обеспечило достаточную экзотермичность материала в месте обработки. В то же время необходим достаточный импульс для продувки расплавленного материала. Поэтому, помимо мощности лазерного луча и точности управления, дизайн сопла и управление потоком воздуха также являются решающими факторами качественной резки.

Сопла, используемые при лазерной резке, представляют собой правильный конус с небольшим отверстием наверху, а значит, при необходимости его можно изготовить самому с помощью наковальни и листовой стали.

Originally posted 2018-07-04 08:21:25.

Как собрать станок для лазерной резки металла самостоятельно

Умельцы изготавливают лазерные резаки своими руками из-за их высокой стоимости. В быту можно создать только твердотельный резак, обладающий мощностью, позволяющей врезаться в металл всего на 1-3 см. Этого достаточно для изготовления декоративных элементов. Лазер работает за счет кристаллов, используемых в светодиодном оборудовании, и специальных стекол.

Необходимые материалы

Главный элемент – лазер пишущего дисковода для компьютера, обладающего высокой скоростью записи (чем она выше, тем больше мощность). Кроме него требуется:

• фонарик на батарейках;
• лазерная указка;
• паяльник;
• слесарные инструменты.

Если нужен более мощный инструмент, потребуются дополнительные элементы для изготовления драйвера:

• резисторы 2-5 Ом;
• два конденсатора (емкость 100 пФ и 100 мФ);
• коллиматор (сборщик лучей света в пучок);
• светодиодный фонарик (корпус должен быть металлический);
• мультиметр.

Если нет драйвера между батареями и лампочкой, она может сгореть.

Еще большую мощность можно получить, если использовать приобретенный в магазине лазерный диод на 60 Вт.

Такой станок лазерной резки металла своими руками лучше всего установить на раму, для контроля использовать компьютер, оснащенный специальной программой. Поэтому кроме лазера потребуется:

• корпус, вмещающий все элементы;
• шаговые электромоторы (из DVD-плееров или принтеров);
• платы и транзисторы, управляющие электромоторами;
• регулятор, контролирующий напряжение на излучателе;
• зубчатые ремни и шкивы для них;
• листовая сталь для изготовления кронштейнов;
• шарикоподшипники, стяжки, гайки, болты, винты, хомуты;
• выключатели кольцевые;
• контроллер и USB-кабель, соединяющий его с компьютером, и плата с дисплеем;
• система охлаждения;
• доски и стержни из металла.

Из досок изготавливается рама, металлические стержни выполняют роль направляющих.

Важно! Существует возможность купить комплект для лазерных резаков для электронной начинки.

Процесс изготовления

Первый шаг – разборка дисковода, чтобы извлечь из него лампочку. Она установлена в каретке и укреплена. Крепления распаиваются паяльником. Во время работы не следует подвергать лампочку сильным механическим воздействиям, способным повредить ее.

Перед сборкой резака необходимо определиться, от чего он будет питаться, куда вмонтировать диод и как распределить токи.

Важно! Для диода требуется более мощный ток, чем для элементов указки.

Нужно осторожно разобрать указку и заменить диод лампочкой, извлеченной из дисковода. Для крепления лучше всего использовать клей. Важно, чтобы глазок лампочки расположился по центру отверстия.

Мощности указки для резака недостаточно, ее повышают при помощи батареек для фонарика. Для этого нижняя часть фонарика совмещается с частью указки, в которой размещена лампочка из дисковода. Из фонарика удаляется стекло, лампочка подключается, соблюдая полярность.

Внимание! Мощности достаточно для того, чтобы прожечь кожу на руках!

При повышении мощности драйвером нужно накрутить вокруг лампочки проволоку из алюминия, убирающую статичность, и вмонтировать ее в коллиматор. При изготовлении лазера для резки металла своими руками элементы резистора присоединяются к батарейкам по последовательной схеме. Требуется точность при определении полярности. Для изменения силы тока к диоду подключается мультиметр, позволяющий регулировать показатель в пределах 300 мА до 500 мА.

Корпусом устройства для ручной лазерной резки металла по-прежнему может служить металлический фонарик.

Для самого мощного варианта после монтажа корпуса из досок устанавливаются стержни. Предварительно их шлифуют и смазывают составом, содержащим литий.

Для монтажа пошаговых электромоторов требуются кронштейны из листовой стали, согнутой под прямым углом. Требуются 6 отверстий для крепления саморезами листа и двигателя. Кронштейны нужно сделать и для крепления привода, созданного из двух шкивов. Только листы нужно согнуть в форме буквы П. Так же необходимы отверстия для крепления профиля и выхода вала, на который потом насаживаются шкивы для ремней. Ремни с основанием соединяются при помощи саморезов.

Чтобы резак работал автоматически, нужна специальная программа, которую можно скачать и установить на компьютер бесплатно.

Важно! Если планируется выполнять гравировочные работы, то следует скачать библиотеку контуров. Для настройки программного обеспечения требуется время.

Изготовления самодельного лазерного резака

Для сборки резака понадобятся:

• лазерная указка;
• фонарик;
• CD/DVD-RW – не обязательно новый, главное, чтобы у него работал лазер с приводом;
• инструменты: паяльник и отвертки.

Обратите внимание, что для сборки аппарата лазерной резки требуется пишущий DVD . Его необходимо разобрать и найти каретку с лазером, который пишет и считывает информация с компактного диска. Рядом с кареткой должен находиться красный диод. Его также надо демонтировать при помощи паяльника, потому что он припаян к схеме в плато. Кстати, с диодом надо обращаться аккуратно, встряхивать его, ронять, ударять и так далее нельзя.

Теперь вот какой момент – лазерный резак (он же диод) потребляет больше тока, чем диод лазерной линейки. Поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы этого тока было больше. Здесь несколько вариантов, но так как был приготовлен фонарик, то будут для питания диода использоваться его батарейки. Батарейка в лазерной указке меньше, и она одна.

Теперь можно переходить к сборке лазерного резака.

• Разбирается лазерная указка.
• Из нее извлекается свой диод, а на его место устанавливается диод, демонтированный из DVD .
• Теперь необходимо провести подключение к новому более мощному источнику питания. Для этого переднюю часть указки устанавливают в фонарик, сняв с него предварительно линзу. Она закрепляется на приборе при помощи прижимной гайки, накручиваемой по резьбе.
• Диод подключается проводами от клемм, которые соединяются с батарейками. Здесь важно не перепутать полярность подключения.
• В принципе, все готово. Лазерный миниатюрный резак можно использовать.

Конечно, им резать металл не получится, а вот бумага, полимерные пленки м прожигаются. Даже спички таким приспособлением можно поджигать.

3 ДОНМЕТ РК Вогник 182

Плазменный резак бывает нескольких типов, и для создания мощной струи не обязательно использовать плазмотрон. Также плазменный резак может работать на бензине, а точнее на его парах, и перед нами именно такой инструмент, предназначенный для резки черных металлов толщиной до 200 миллиметров.

Не лучший показатель, да и ширина реза оставляет желать лучшего. Сопло довольно толстое, что нормально для бензиновых моделей, а накладки вентилей изготовлены из пластика. Этот факт можно назвать недостатком, особенно учитывая стоимость инструмента. Прибор довольно дорогой и используется в современной промышленности не так часто. Что же касается конкурентных преимуществ данной модели, то тут можно выделить полностью разборную конструкцию. То есть здесь откручиваются не только сопла, а разбирается вся система и в случае необходимости любой модуль можно поменять, что при учете не лучшего ценника является очень актуальным аспектом.

Мощный лазерный резак

Чтобы изготовить резак по металлу, необходимо подготовить:

• диод красного цвета из DVD-привода, лазерного принтера или какого-либо оборудования, оснащенного ЧПУ;
• резистор на 2,5 Ом;
• конденсаторы на 100 мкФ и 100 пФ;
• аккумуляторные батареи с фонарика;
• электрические провода;
• линза в пластиковом корпусе (она необходима для того, чтобы собирать световые лучи в единый пучок);
• тонкая стальная проволока для снятия с диода статического напряжения;
• металлический корпус от фонарика;
• паяльник.

Для монтажа резака потребуется также подготовить печатную плату, на которую устанавливаются сам диод, конденсаторы и резистор. После этого выполняем сборку инструмента:

• стекло фонарика заменяем на линзу, которая будет использоваться в качестве коллиматора;
• наматываем металлическую проволоку на диод и проверяем работоспособность электронной схемы;
• устанавливаем плату внутрь корпуса;
• подключаем провода и монтируем аккумуляторные батареи;
• замеряем силу тока с помощью мультиметра, это позволит правильно установить мощность инструмента.

Такой резак вполне справится с обработкой металла. Мощное лазерное облучение обеспечит его испарение, а линза, применяемая в качестве коллиматора, позволит добиться идеально ровной поверхности реза.

Процесс изготовления простейшего лазерного резака

Основным рабочим элементом самодельного резака предложенной конструкции является лазерный элемент пишущего компьютерного дисковода. Выбирать именно пишущую модель дисковода следует потому, что лазер в таких устройствах отличается более высокой мощностью, позволяющей выжигать дорожки на поверхности установленного в них диска. В конструкции дисковода считывающего типа также присутствует лазерный излучатель, но его мощность, используемая лишь для подсвечивания диска, невысока.

Извлечение лазерного модуля из привода потребует аккуратности

Лазерный излучатель, которым оснащается пишущий дисковод, размещается на специальной каретке, способной передвигаться в двух направлениях. Чтобы снять излучатель с каретки, необходимо освободить его от большого количества крепежных элементов и разъемных устройств. Снимать их следует очень аккуратно, чтобы не повредить лазерный элемент. Кроме обычных инструментов, для извлечения красного лазерного диода (а для оснащения лазерного самодельного резака нужен именно он) потребуется паяльник, чтобы аккуратно освободить диод от имеющихся паяных соединений. Извлекая излучатель из посадочного места, следует соблюдать аккуратность и осторожность, чтобы не подвергать его сильному механическому воздействию, которое может стать причиной его выхода из строя.

Для резака нужен светодиод с красным свечением

Излучатель, извлеченный из пишущего компьютерного дисковода, необходимо установить вместо светодиода, которым изначально укомплектована лазерная указка. Для выполнения такой процедуры лазерную указку нужно разобрать, разделив ее корпус на две части. В верхней из них и находится светодиод, который следует извлечь и заменить на лазерный излучатель от пишущего компьютерного дисковода. Закрепляя такой излучатель в корпусе указки, можно использовать клей (важно только следить за тем, чтобы глазок излучателя располагался строго по центру отверстия, предназначенного для выхода луча).

Для контроля мощности нужно собрать простейшую электросхему, иначе светодиод может выйти из строя

Напряжения, которое вырабатывают источники питания в лазерной указке, недостаточно для того, чтобы обеспечить эффективность использования лазерного резака, поэтому применять их для оснащения такого устройства нецелесообразно. Для простейшего лазерного резака подойдут аккумуляторные батареи, используемые в обычном электрическом фонарике. Таким образом, совместив нижнюю часть фонарика, в которой размещаются его аккумуляторные батареи, с верхней частью лазерной указки, где уже находится излучатель от пишущего компьютерного дисковода, можно получить вполне работоспособный лазерный резак. Выполняя такое совмещение, очень важно соблюсти полярность аккумуляторных батарей, которые будут питать электроэнергией излучатель.

Схема резака на основе лазерной указки

Перед сборкой самодельного ручного лазерного резака предложенной конструкции из наконечника указки необходимо извлечь установленное в нем стекло, которое будет препятствовать прохождению лазерного луча. Кроме того, надо еще раз проверить правильность соединения излучателя с элементами питания, а также то, насколько точно располагается его глазок по отношению к выходному отверстию наконечника указки. После того как все элементы конструкции будут надежно соединены между собой, можно приступать к использованию резака.

В принципе для самодельного резака этой конструкции можно использовать любой подходящий корпус

Конечно, при помощи такого маломощного лазера не получится разрезать металлический лист, не подойдет он и для работ по дереву, но для решения несложных задач, связанных с резкой картона или тонких полимерных листов, он годится.

Проба резака. Изолента режется как ножом по маслу

По описанному выше алгоритму можно изготовить и более мощный лазерный резак, несколько усовершенствовав предложенную конструкцию. В частности, такое устройство необходимо дополнительно оснастить такими элементами, как:

• конденсаторы, емкость которых составляет 100 пФ и 100 мФ;
• резисторы с параметрами 2–5 Ом;
• коллиматор – устройство, которое используется для того, чтобы собрать проходящие через него световые лучи в узкий пучок;
• светодиодный фонарик со стальным корпусом.

Конденсаторы и резисторы в конструкции такого лазерного резака необходимы для того, чтобы создать драйвер, через который электрическое питание будет поступать от аккумуляторных батарей к лазерному излучателю. Если не использовать драйвер и пустить ток на излучатель напрямую, последний может сразу выйти из строя. Несмотря на более высокую мощность, такой лазерный станок для резки фанеры, толстого пластика и тем более металла также не получится.

Виды лазерных резаков по металлу

Конструкция лазерного резака проста, он состоит из пяти узлов:

• Излучателя, генерирующего узконаправленный импульс или поток фотонов.
• Системы транспортировки газа охлаждающего излучатель и выдувающего расплавленный металл из зоны резания.
• Привода, обеспечивающего перемещение излучателя над обрабатываемой поверхностью.
• Рабочего стола, на который укладывают обрабатываемую деталь. Причем особым приводом может быть оснащен и сам рабочий стол.
• Управляющего блока, координирующего смещение излучателя или рабочего стола.

Разновидности излучателей

В качестве режущего инструмента используются три разновидности лазеров:

Твердотельные излучатели, где в качестве активной среды применяют кристаллы или особые сорта стекла. Хорошим примером подобных установок являются сравнительно дешевые лазеры на полупроводниках.

Волоконные лазеры, где в качестве активной среды задействованы оптические волокна. Этот тип лазеров развился из твердотельных аналогов и постепенно вытесняет из сферы металлообработки всех своих конкурентов. Причем волоконную структуру имеет и полноценный режущий инструмент для раскроя металла, и лазерный гравер – резак, который используется лишь для снятия тонких слоев с поверхности заготовки.

Газовые лазеры, где в качестве активной среды используется смесь из углекислого газа, азота и гелия. Коэффициент полезного действия таких излучателей не превышает 20 процентов. Поэтому газовые лазеры используют для раскроя и сварки изделий из конструкционных полимеров, резины, стекла. Кроме того, такими резаками можно обрабатывать и металлы с высокой теплопроводностью.

Пример газовые лазерные резаки по металлу ханса (hansa) без особых затруднений режут и алюминий, и латунь, а небольшая мощность подобных аппаратов, в данном случае, рассматривается как преимущество, гарантирующее стабильный результат.

Схема функционирования привода

Управляемым приводом оборудуется только настольный лазерный резак. Такое оборудование комплектуют портальной консолью, по направляющим которой движется блок излучателя. Такая схема обеспечивает подвижность лазера и в горизонтальной, и в вертикальной плоскости.

Альтернативой портальной схемы является планшетный вариант механизма перемещения режущего блока, когда этот узел перемещается только в горизонтальной плоскости. Кроме того, у некоторых моделей станков особым приводом комплектуют и рабочий стол, который может двигаться и в горизонтальной, и в вертикальной плоскости.

В итоге, существует две схемы управления приводом:

• Обеспечивающий постоянную длину оптического тракт вариант, основанный на перемещении либо заготовки (включается привод стола), либо излучателя (включается привод лазера).
• Ориентированный на переменную длину оптического тракта вариант, когда и стол, и лазер перемещаются одновременно.

Первая схема управления реализуется намного проще второго варианта. Хотя второй вариант гарантирует большую производительность.

Впрочем, и тот, и другой случай, требуют внедрения в компоновку станка блока числового программного управления.

Ведь в процессе резания нужно контролировать не только перемещение стола или излучателя, но и мощность лазера, а равно и давление в газотранспортной системе, отвечающей за удаление расплавленного материала из зоны высокотемпературной обработки.

В чем разница между готовыми моделями

1. Благодаря созданию направленного лазерного луча происходит воздействие на металл
2. Мощное излучение заставляет материал испаряться и выходить под силой потока.
3. В результате благодаря малому диаметру лазерного луча получается высококачественный срез заготовки.

Глубина врезания будет зависеть от мощности комплектующих. Если заводские модели оборудуются высококлассными материалами, которые обеспечивают достаточный показатель углубления. То самодельные модели способны справиться врезаться на 1-3 см.

Благодаря таким лазерным установкам можно сделать уникальные узоры в заборе частного дома, комплектующие для декорирования ворот или ограждений. Существует всего 3 вида резаков:

1. Твердотельные. Принцип работы завязан на использовании специальных сортов стекла или кристалликов светодиодного оборудования. Это недорогие производственные установки, которые используются на производстве.
2. Волоконные. Благодаря использованию оптического волокна можно получить мощный поток и достаточную глубину врезания. Они являются аналогами твердотельных моделей, но благодаря своим возможностям и характеристикам по производительности лучше их. Но и дороже.
3. Газовые. Из названия понятно, что для работы используется газ. Это может быть азот, гелий, углекислый газ. КПД таких устройств на 20% выше, чем у всех предыдущих. Их используют для резки, сварки полимеров, резины, стекла и даже металла с очень большим уровнем теплопроводности.

В быту без особых затрат можно получить только твердотельный лазерный резак, но его мощности при грамотном усилении, которое было разобрано выше, хватает для выполнения бытовых работ. Теперь у вас есть знания относительно изготовления такого устройства, а дальше только действовать и пробовать.

А у вас есть опыт в разработке лазерного резака по металлу своими руками? Поделитесь с читателями, оставив под этой статьей комментарий!