Отверстия и перемычки при лазерной резке — минимальные размеры

Что ограничивает мелкие элементы

У лазера узкий рез — уже, чем у плазмы и гидроабразива, поэтому геометрически вырезать можно очень маленькие контуры. На практике размер ограничивают три вещи.

1. Врезка. Каждый контур начинается с пробивки листа. Место врезки больше и грубее, чем сам рез, поэтому его выносят в отход и соединяют с контуром подводом. Внутри маленького отверстия места для врезки и подвода почти нет.
2. Теплота. В малом отверстии и на узкой перемычке луч проходит близко к только что прорезанной кромке. Металл не успевает остыть, кромка оплавляется, перемычка может прогореть или покоробиться.
3. Толщина. Чем толще лист, тем дольше врезка и тем больше теплоты уходит в металл вокруг.

Газ и материал

ГОСТ Р ИСО 9013 различает лазерную резку в кислороде и лазерную резку плавлением. От этого зависит, насколько мелкие элементы получатся.

• Углеродистая сталь с кислородом. Металл в резе горит, реакция даёт дополнительную теплоту. Это ускоряет резку средних и толстых листов, но в тесных местах теплота лишняя: мелкие отверстия и узкие перемычки перегреваются легче. Кромка окисленная — перед покраской или сваркой окалину при необходимости снимают.
• Нержавеющая сталь и алюминий с азотом. Газ только выдувает расплав, кромка без окислов. Дополнительной теплоты от горения нет, а предел по толщине и скорость зависят от мощности лазера.

Для марок это значит: деталь из 12Х18Н10Т или АМг3 и такая же деталь из Ст3 толщиной 10 мм будут иметь разные ограничения, даже если их режет один станок. Требования цеха по минимальным размерам всегда привязаны к материалу и толщине.

Минимальное отверстие

Пока цех не дал свою таблицу, проектируйте отверстие не меньше толщины листа. Это консервативное значение, с которым деталь не упирается в возможности конкретного станка. Для сравнения: при пробивке на координатно-пробивном прессе, по опыту тонколистовых цехов, минимум тоже равен толщине — меньший пуансон гнётся или ломается.

Отверстия меньше толщины лазер режет, но это уже вопрос конкретного станка. Что уточнить у цеха:

• минимальный диаметр для вашей марки и толщины;
• каким получится отверстие — возможна конусность и неровная кромка у выхода луча;
• нужен ли доводочный проход сверлом.

Если отверстие работает как посадочное, ориентируйтесь на допуски. ГОСТ Р ИСО 9013 для лазерной резки обычно даёт класс 1: например, для размера от 3 до 10 мм на листе толщиной свыше 1 до 3,15 мм — ±0,15 мм. Посадки точнее режут с припуском и доводят механически.

Перемычки и расстояние до кромки

Перемычка — полоса металла между двумя вырезами. Расстояние до кромки — от отверстия до наружного контура детали. Оба случая — узкая полоса, которую греют с двух сторон.

Стартовые значения — те же: не уже толщины листа. Узкая перемычка может прогореть, изогнуться от теплоты или деформироваться уже потом — при гибке, сварке, транспортировке. Если по конструкции нужна перемычка тоньше, согласуйте её с цехом и спросите о порядке резки: чередование контуров снижает местный перегрев.

Отдельный случай — отверстия у линии гиба. Даже если лазер вырежет их без проблем, при гибке отверстие в зоне деформации станет овалом. Правила для этого случая — в статье «Конструирование гнутых деталей».

Врезка и подводы

Программа раскроя ставит врезку каждого контура в отход и подводит рез к контуру по короткой линии. Для наружного контура точка врезки — на листе вокруг детали, для отверстия — внутри него. Поэтому:

• внутри маленького отверстия врезка идёт почти в центре, а подвод короткий — кромка в точке входа может быть хуже;
• каждое отверстие — отдельная врезка. Число врезок влияет на время резки и цену, так же как и длина реза;
• на кромке в месте подвода может остаться небольшая отметка. Если есть кромка, где её не должно быть, укажите это в заявке.

Микросоединения

Микросоединение — короткий непрорезанный участок контура. Деталь остаётся связана с листом, пока станок режет остальное.

Зачем они нужны:

• мелкая деталь не проваливается между ламелями стола;
• вырезанная деталь не поднимается и не встаёт на ребро, а режущая голова не задевает её;
• детали остаются в листе и снимаются разом после резки.

Цена — след на кромке: после отламывания остаётся маленький выступ или надрыв, который при необходимости зачищают. Число, ширину и места микросоединений задаёт технолог в программе раскроя — они зависят от станка, материала и размера детали. От конструктора нужно одно: сказать, на каких кромках след недопустим — на посадочных, видимых, на кромках под сварку без разделки.

Как оформить требования

Файл для резки готовьте по статье «Как подготовить DXF для лазерной резки». Если выбор способа резки ещё не сделан, сравнение — в статье «Лазерная, плазменная или гидроабразивная резка». Массу деталей для расчёта металла посчитает калькулятор массы.