Лазерный станок для резки металла своими руками

Лазерный резак — уникальное приспособление, которое полезно иметь в гараже каждого современного мужчины. Изготовить лазер для резки металла своими руками — несложно, главное соблюдать простые правила. Мощность такого устройства будет небольшой, но есть способы увеличить ее за счет подручных приспособлений. Функционала производственной машины, которая без приукрашивания — может все, самоделкой не достичь. Но для бытовых дел, этот агрегат подойдет очень кстати. Давайте рассмотрим, как его соорудить.

Как сделать лазерный резак в гараже

Все гениально просто, поэтому для создания такого оборудования, которое способно вырезать красивейшие узоры в прочных сталях, можно сделать из обычных подручных материалов. Для изготовления обязательно потребуется старая лазерная указка. Помимо этого, следует запастись:

1. Фонариком, работающим на аккумуляторных батарейках.
2. Старым DVD-ROM, из которого нам потребуется извлечь матрицу с лазерным приводом.
3. Паяльник и набор отверток для закручивания.

Первым шагом будет являться разборка привода старого дисковода компьютера. Оттуда нам следует извлечь прибор. Будьте аккуратны, чтобы не повредить само устройство. Привод дисковода должен быть пишущим, а не просто читающим, дело в строении матрицы устройства. Сейчас в подробности вдаваться не будем, но просто используйте современные нерабочие модели.

После этого, вам обязательно нужно будет извлечь красненький диод, который прожигает диск во время записи на него информации. Просто взяли паяльник и распаяли крепления этого диода. Только ни в коем случае не бросайте его. Это чувствительный элемент, который при повреждениях может быстро испортиться.

При сборке самого лазерного резака следует учесть следующее:

1. Куда лучше установить красный диод
2. Каким образом будут запитываться элементы всей системы
3. Как будут распределяться потоки электрического тока в детали.

Помните! На диод, который будет выполнять прожиг, требуется намного больше электричества, нежели на элементы указки.

Решается эта дилемма просто. Диод из указки меняется красной лампочкой из привода. Разобрать указку следует с той же аккуратностью, что и дисковод, повреждения разъемов и держателей, испортят ваш будущий лазер для резки металлов своими руками. Когда вы это сделали, можно приступать к изготовлению корпуса для самоделки.

Для этого вам потребуется фонарик и аккумуляторные батарейки, которые запитают лазерный резак. Благодаря фонарику у вас получится удобная и компактная деталь, не занимающая много места в быту. Ключевым моментом оборудования такого корпуса является правильно подобрать полярность. Удаляется защитное стекло с бывшего фонарика, чтобы оно не являлось преградой для направленного луча.

Последующим действием является запитка самого диода. Для этого вам необходимо подключить его к зарядке аккумуляторной батареи, соблюдая полярность. В завершении проконтролировать:

• Надежность фиксации устройства в зажимах и фиксаторах;
• Полярность устройства;
• Направленность луча.

Неточности докрутить, а когда все готово можно поздравить себя с успешной завершенной работой. Резак готов к использованию. Единственное, что нужно помнить — его мощность намного меньше, чем мощность производственного аналога, поэтому слишком толстый металл ему не под силу.

Осторожно! Мощности прибора достаточно, чтобы навредить вашему здоровью, поэтому будьте осторожны во время управления и старайтесь не запихивать пальцы под луч.

Усиление самодельной установки

Для усиления мощности и плотности луча, который и является главным режущим элементом, следует приготовить:

• 2 «кондера» на 100 пФ и мФ;
• Сопротивление на 2-5 Ом;
• 3 аккумуляторные батарейки;
• Коллиматор.

Ту установку, которую вы уже собрали можно усилить, чтобы в быту получить достаточно мощности для любых работ с металлом. При работе над усилением помните, что включить напрямую в розетку ваш резак будет для него самоубийством, поэтому следует позаботиться о том, чтобы ток сперва попадал на конденсаторы, после чего отдавался батарейкам.

При помощи добавления резисторов вы можете повысить мощность вашей установки. Чтобы еще больше увеличить КПД вашего устройства, используйте коллиматор, который монтируется для скапливания луча. Продается такая модель в любом магазине для электрика, а стоимость колеблется от 200 до 600 рублей, поэтому купить ее не сложно.

Дальше схема сборки выполняется так же, как было рассмотрено выше, только следует вокруг диода накрутить алюминиевую проволоку, чтобы убрать статичность. После этого вам предстоит измерить силу тока, для чего берется мультиметр. Оба конца прибора подключаются на оставшийся диод и измеряются. В зависимости от нужд вы можете урегулировать показатели от 300 мА до 500 мА.

После того, как калибровка тока выполнена, можно переходить к эстетическому декорированию вашего резака. Для корпуса вполне сойдет старый стальной фонарик на светодиодах. Он компактный и умещается в кармане. Чтобы линза не пачкалась, обязательно обзаведитесь чехлом.

Хранить готовый резак следует в коробке или чехле. Туда не должна попадать пыль или влага, иначе устройство будет выведено из строя.

В чем разница между готовыми моделями

Стоимость является главной причиной, почему множество умельцев прибегают к изготовлению лазерного резака своими руками. А принцип работы заключается в следующем:

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!

Промышленные технологии не перестают поражать воображение даже видавших виды специалистов, а самодеятельных мастеров, и подавно. А ведь, действительно, кто бы отказался от домашнего настольного мини-пресса для литья изделий из металла, высокоточных мини-резаков на основе лазерных технологий или настольной мини-лаборатории для приготовления высокооктанового бензина из использованной жевательной резинки. Не все и не всегда реализуемо, но, изучая технологии, умелыми руками можно достичь определенных результатов. Но сегодня мы поговорим о лазерной обработке металлов резанием.

Содержание:

Технология резки металла лазером

Лазерная резка металлов — это одна из самых передовых и дорогостоящих технологий, какие только существуют для обработки металлов. Применив лазер для резки металла своими руками можно получить невиданные, фантастические результаты, недоступные, или почти недоступные, ни одним другим видам обработки металла. Совершенно неограниченные возможности лазера обусловлены тем, что его луч практически не знает границ и способен передавать в любом материале практически любую задумку, которую только можно себе представить.

Технология обработки металлов лазером основана на характеристиках лазернoго луча, а это:

1. Четкая направленность.
2. Монoхроматичность.
3. Кoгерентность.
4. Мощность.

За счет того, что лазерный луч, в отличие от света, имеет идеальную направленность, его энергия способна фокусироваться с минимальными потерями в определенной точке. По способности к точной фокусировки лазерный луч в десятки тысяч раз выигрывает у самого мощного светового прожектора.

А ведь учитывая тот факт, что и световой луч несет определенную энергию, ощутимую физически, можно только представить какой энергией обладает лазерный луч, собрав всю ее в одну точку и приложив к маленькому участку плоскости.

Лазерный луч имеет еще одно очень важное отличие от луча света — монохроматичность. Это значит, что с точки зрения оптической физики, лазер имеет строго определенную и жестко фиксированную длину волны и такую же постоянную частоту. Поэтому сфокусировать его не предоставит труда даже обычным оптическим линзам. Когерентность лазера — соглaсованное протекание во времени нескольких волновых процессов, имеет высокий уровень, а это говорит о том, что резонансные колебания лазерного луча могут усилить его энергию в несколько раз.

Благодаря этим свойствам, лaзерный луч может быть сфокусирован на минимально возможной площади материала, создавая при этом высочайшую плотность энергии. Такой энергии, как выяснилось, достаточно для прожига или разрушения металла или другого материала на микроскопическом участке плоскости, вплоть до плавления любого материала, который способен плавиться.

Станок для резки металла лазером

На самом деле, не так все просто, как в теории, поскольку существуют некоторые физические силы, которые могут ослабить энергию лазерного луча, к тому же у каждого из материалов существуют свои собственные свойства по поглощению излучения и его отражающим способностям. Каждый металл может по-разному распространять поглощенную энергию в силу индивидуальных свойств по теплопроводности.

Если учесть все эти нюансы и настроить лазерный луч таким образом, чтобы область облучения металла лазером расплавилась как минимум, только в этом случае можно говорить об обработке металла резанием при помощи энергии лазерного луча. В процессе обработки металл подвергается двум фазам воздействия:

Поэтому для металлoв разной толщины и разной структуры могут быть применены разные способы обработки. Один металл на определенном станке может просто плавиться, и этого будет достаточно, чтобы отделить одну часть заготовки от другой, а другому металлу будет необходимо выпаривание, то есть закипание и только потом он уже сможет испаряться. Обработка металла испарением практикуется крайне редко, поскольку для этого необходимы колоссальные затраты энергии. Практически же все станки по обработке металла выполняют ее по технoлогии плавления.

Именно для этих целей, сокращения используемой энергии, в станке по лазерной обработке металлов применяется катализирующий газ. Он также помогает увеличить толщину обрабатываемого металла. Для работы с металлом при помощи лазера практически во всех станках используется один из этих элементов:

Это уже будет газолазерный станок по обработке металлов.

Функции газа в станке

В условиях атмосферы применение такого станка без газа фактически сводит к нулю всю его энергию, о чем мы говорили выше, поэтому использование газа, как вспомогательного вещества, существенно ускоряет процесс резки и делает применение станка для резки металла лазером еще более универсальным. Обычный кислород при обработке металла может выполнять ряд важнейших функций:
на начальном этапе резки он окисляет металл, что снижает его отражающие свойства;
кислород поддерживает горение металла под воздействием мощного лазерного луча, а дополнительное тепло усиливает действие луча, повышая скорость резки металла лазером;
при помощи кислорода под давлением снимается и удаляется из области обработки остатки материала и продукт его горения, что облегчает доступ газа к новой области обработки.

Схема и виды ручного лазера для резки металла

Любые лазеры для резки металла будут выполнены из таких главных узлов:

1. Источника энергии.
2. Рабочего органа, излучающего энергию.
3. Оптоусилитель, системы зеркал, оптоволоконный лазер, которые повышают и усиливают излучение рабочего органа.

В промышленности применяются два вида лазерных головок — твердотельная и газовая, которые могут быть нескольких видов. Рабочий орган, излучатель энергии размещен в энергоосветительных камерах, где активным телом может быть рубиновый прут, неодимовые пластины или алюмоиттриевые гранаты, легированные иттрием. В результате большого числа отражений луча, проходит накачка лазера энергией и луч вырывается через полупрозрачное стекло.

Обычный лазер резки металла цена которого доступна для крупного предприятия, может иметь мощность в пределах 5 кВт. В таких небольших лазерных станках применяются системы с продольной прокачкой газа, где газ или смесь газов пропускается под давлением через электрогазоразрядную головку, в которую подается электричество для энергетического возбуждения газа.

Таким образом работает простой газолазерный станок для резки металлов, с помощью которого может выполняться практически любая работа по обработке металла резанием.

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.

Лазерный резак для обработки металла

Приобрести промышленный вариант может не каждый, ведь такая покупка требует внушительных вложений. Конечно же, если речь идёт о коммерческом использовании и хороших показателях ожидаемой прибыли, то этот вариант оправдан. Если же площадь обработки не превышает диапазон 0,5 м на 1 м, можно обойтись моделью стоимостью до 100 тысяч рублей. Такая сумма вполне подойдёт для некрупной металлообрабатывающей организации.

Большинство промышленных изобретений практически не являются ручными, хотя в описании может упоминаться пункт «для ручной эксплуатации». Сам агрегат не переносной, а стационарный. Для подачи энергии от лазерного луча к режущей головке используйте оптоволоконный кабель. При этом оператору необходимо обеспечить полное соответствие правилам технической безопасности.

Не секрет, что даже маломощные лазеры способны нанести огромный ущерб как помещению, так и работающему специалисту, поэтому обращаться с такими технологиями нужно особенно ответственно и осторожно.

Перед тем как приступить к изготовлению лазерного резака по металлу своими руками, а затем перед началом его эксплуатации убедитесь, что ваши глаза надёжно защищены от любых опасных воздействий. От металлической заготовки может отражаться лазерный луч, который способен нанести разрушительный ущерб сетчатке глаза.

Принцип работы

Несмотря на внушительные размеры и высокую стоимость, принцип работы резаков такого типа остаётся очень простым и понятным даже для неопытных специалистов. С помощью воздействия лазерного луча обеспечивается необходимая температура, которая вызывает расплавление заготовки, а при более продолжительном выдерживании — её испарение. В последнем случае технологию применяют для разрушительных целей, т. к. шов получается с неровными краями, а пары металла осаждаются на элементах станка.

Намного эффективнее (и экономичнее) довести конструкцию до стадии расплавления, а затем приступить к выдуванию материала из зоны расплава. В результате шов получит тонкую, идеально ровную линию, а продукты расплава вместе с дымом быстро покинут рабочую зону.

Аналогичный принцип присутствует у всех промышленных моделей. Среди основных компонентов установки следует выделить такие:

1. Источник лазерного излучения (Излучатель, или лазерная пушка). Кроме этого элемента, производитель оснащает установку и средством «доставки» луча в зону реза, а также правильную фокусировку до требуемых размеров. Из-за этого в комплекте присутствует специальный оптический элемент, а сама оптика представляет собой цельную конструкцию с пушкой или состоит из разнесенных компонентов, работающих в виде целостного комплекса. Если вы собираетесь сделать станок для резки металла своими руками — первым делом позаботьтесь о подходящем излучателе.
2. Система подачи инертного газа (сжатого воздуха) в зону реза, чтобы выдувать расплавленный материал и охлаждать режущую головку.
3. Система вентиляции нижней области резака, которая будет выполнять роль отвода дыма, продуктов горения и расплава.
4. Координатный привод, который обеспечивает запрограммированную траекторию перемещения. Если вас интересуют исключительно прямолинейные разрезы, то не забудьте обустроить конструкцию несложным контроллером скорости перемещения. При использовании более сложных форм задействуется координатная система с ЧПУ.
5. Рабочий стол, где надёжно фиксируется заготовка с минимальным риском смещения. Обрабатываемую пластину размещают на точечных опорах.
6. Блок питания установки.
7. Система координатного перемещения.

Производственные модели

За счёт высокой стоимости, заводские модели (особенно водяные резаки), доступны лишь крупным предприятиям, где проводятся большие объёмы работ. Покупать установку для домашних условий нецелесообразно.

Принцип действия лазерной модели построен на выработке мощного излучения, которое испаряет или выдувает слой расплавленного метала.

Подобная технология обеспечивает максимальное качество среза и внушительную глубину обработки. Более точные показатели определяются типом конструкции и характеристиками материалов.

В современном мире распространены три ключевые разновидности лазеров:

Твердотельные модели используют в качестве рабочей среды отдельные сорта стекла или кристаллов. Для примера можно взять доступные установки, которые построены на полупроводниковых лазерах.

Волоконные работают на основе оптических волокон и представляют собой модернизированную версию предыдущего варианта. Однако, как заявляют специалисты, такие модели превосходят всех остальных по качеству обработки металлических заготовок.

При этом оптические волокна применяются не только в резаках, но и в граверах.

Газовые модели создают необходимые условия под воздействием углекислого, азотного или гелиевого газа. КПД излучателей не превышает 20%, поэтому их можно назвать полезными для резочных и сварочных работ с полимерными, резиновыми или стеклянными материалами. К тому же, эти приборы используются и при обработке металла с высокой степенью теплопроводности.

Как сделать лазерный резак в домашней мастерской

Кстати, кроме изделий для обработки металла, многие изготавливают своими руками и лазерные резаки по дереву.

Что касается распространенной самодельной модели, то она отличается гениально простой конструкцией и высочайшей точностью реза. Даже если речь идёт об обработке прочных сталей, такой вариант сможет создавать красивейшие узоры за короткое время. Чтобы изготовить прибор необходимо использовать старую лазерную указку и ряд других инструментов:

1. Фонарик, который работает от аккумуляторных батареек.
2. Старый оптический привод DVD — ROM, из которого извлекается матрица с лазерным приводом.
3. Паяльная станция и отвертки для закручивания.

На начальном этапе следует разобрать привод от старого дисковода, а затем извлечь оттуда требуемую деталь. Здесь важно соблюдать осторожность, чтобы не повредить хрупкое устройство неаккуратными движениями. Важно выбирать пишущие модели приводов, а не просто читающие, т. к. обе разновидности обладают разным строением матрицы. В лучшем случае следует взять современную нерабочую установку.

Дальше требуется извлечь красный диод, который выполняет роль прожига диска при записи информации. Берем паяльник и распаиваем крепление диода.

Будьте предельно аккуратными, ведь падение этого элемента приведет к его быстрой поломке.

Собирая конструкцию, определите следующие моменты:

1. Где лучше разместить красный диод.
2. Как будет происходить запитывание всех деталей конструкции.
3. Как распределяются потоки электрического тока.

Не забывайте, что диод, выполняющий прожиг, нуждается в большем количестве электрической энергии, чемэлементы лазерной указки.

Решить такую дилемму несложно. Достаточно поменять диод из указки на красную лампочку из привода. Разбирайте деталь так же аккуратно, как и CD — ROM, ведь любые повреждения разъёмов и держателей способны полностью вывести из строя лазер. После успешного выполнения поставленной задачи начинайте изготовление корпуса.

Используйте фонарик и аккумуляторные батарейки, которые будут доставлять к лазерному резаку электрическую энергию. С помощью фонарика можно изготовить удобную и компактную деталь, которая не будет занимать слишком много места в мастерской. Важный момент заключается в правильном подборе полярности и удалении защитного стекла.

Усиление самодельной установки

Чтобы усилить мощность и плотность луча, который выполняет роль режущего элемента, необходимо использовать:

1. 2 «кондера» на 100 пФ и мФ.
2. Сопротивление на 2−5 Ом.
3. 3 аккумуляторные батарейки.
4. Коллиматор.

Собранную установку можно модернизировать для увеличения мощности и более сложной работы с металлом. При усилении конструкции не забудьте позаботиться о том, чтобы электрический ток изначально попадал на конденсаторы, а затем отдавался батарейкам.

Добавляя резисторы можно повысить мощность системы. Чтобы ещё больше увеличить КПД вашего устройства воспользуйтесь коллиматором, который необходимо установить в месте скапливания луча. Приспособление можно купить в любом магазине для электрика за 200−600 рублей.

В дальнейшем сборку выполняют по установленной схеме, только вокруг диода фиксируется проволока из алюминия, что позволит убрать статичность. Также не забудьте измерить силу тока посредством мультиметра. Оба конца подключают на оставшийся диод и измеряют. В зависимости от требований показатели регулируются от 300 мА до 500 мА.

После тщательной калибровки можно начинать эстетическое декорирование резака. В качестве основного декоративного элемента используется старый стальной фонарик, работающий на светодиодах. За счёт компактных размеров и эргономичности изделие с лёгкостью помещается в кармане. Чтобы предотвратить пачканье линзы, не забудьте приобрести чехол.

Готовый рюкзак следует защитить от попадания частиц пыли или влаги. В противном случае он быстро выйдет из строя и станет непригодным для использования.

Чем отличается самодельный вариант от готовых моделей

Ключевое преимущество резаков, которые можно сделать самостоятельно, заключается в доступной стоимости. Ручной или электрический прибор, выполненный в домашних условиях, работает по следующему принципу:

1. Созданный в лазерном излучателе луч, попадает на металл и вызывает его плавление.
2. В результате материал испаряется и выходит под силой тока.
3. За счёт малого диаметра луча удаётся сделать высококачественный срез заготовки.

Глубину врезания определяет мощность комплектующих. Кстати, одним из самых мощных лазеров с непрерывным излучением является углекислотный резчик (co2), который нашёл широкое применение в косметологической отрасли.

Большинство заводских моделей оборудованы высококачественными материалами, позволяющими достичь достаточных показателей углубления. В свою очередь, самодельные модели врезаются только на 1−3 сантиметра.

Такие лазерные установки позволяют создавать уникальные узоры в заборе частного дома, комплектующие для декорирования ворот, а также ограждений. Сегодня распространены следующие виды резаков:

1. Твердотельные — работают по принципу применения специальных сортов стекла или кристалликов светодиодного оборудования. Отличаются доступной стоимостью и широким распространением.
2. Волоконные. Построены на оптоволоконной технологии, что позволяет достичь максимально мощного потока и большой глубины врезания. Представляют собой аналог твердотельных моделей, но из-за своих базовых возможностей и характеристик превосходят их. Правда, стоимость таких моделей довольно высокая.
3. Газовые. Работа таких устройств построена на применении газа. Это может быть азот, гелий, углекислый газ. Показатели КПД на 20 процентов выше чем у предыдущих, поэтому области применения тоже гораздо шире. Сегодня такие разработки нашли спрос для резки или сварки полимеров, резины, стекла, бумаги, и даже металла с высокой теплопроводностью.

В бытовых условиях можно без особых затрат изобрести только твердотельную модель, однако, её вполне хватит для выполнения множества работ. Достаточно применить грамотное усиление и соблюдать схему.