Применение лазерных технологий в строительных материалах

Лазер использует свою высокую энергию для взаимодействия с материалами с целью достижения технологических эффектов. Наиболее простое применение лазерных лучей — это обработка металлов, что делает этот рынок наиболее развитым с точки зрения развития.

К металлическим материалам относятся железные листы, углеродистая сталь, нержавеющая сталь, медь, алюминиевые сплавы и др. Железные листы и углеродистая сталь в основном используются в качестве металлических конструкционных деталей, таких как автомобили, компоненты строительной техники, трубопроводы и т. д., где требуется относительно высокая мощность резки и сварки. Нержавеющая сталь широко используется в ванных комнатах, кухонной утвари и ножах, где требования к толщине невелики, и достаточно лазера средней мощности.

В Китае стремительно развивается жилищное строительство и различные инфраструктурные проекты, в которых используется большое количество строительных материалов. Например, Китай потребляет половину мирового объема цемента и является страной с наибольшим потреблением стали. Строительные материалы можно считать одной из ключевых отраслей китайской экономики. Обработка строительных материалов требует значительных объемов работы, и каковы области применения лазерных технологий в строительстве? В настоящее время при строительстве фундаментов или конструкций из деформированных арматурных стержней и стальных прутков в основном используются гидравлические ножницы или шлифовальные станки. Лазер часто применяется при обработке трубопроводов, дверей и окон.

Лазерная обработка металлических труб

В строительстве используются трубы для водоснабжения, газоснабжения (угольного и природного газа), канализации, ограждений и т.д., а также металлические трубы, включая оцинкованные и нержавеющие. В связи с возросшими требованиями к прочности и эстетике в строительстве, требования к резке труб значительно возросли. Как правило, трубы имеют длину 10 или даже 20 метров перед отгрузкой. После распределения по различным отраслям, в зависимости от сценариев применения, трубы необходимо обрабатывать и изготавливать из деталей различной формы и размера для удовлетворения потребностей разных отраслей.

Благодаря высокой степени автоматизации, эффективности и производительности, технология лазерной резки труб быстро получила распространение в трубопромышленном производстве и отлично подходит для резки различных металлических труб. Металлические трубы толщиной, как правило, менее 3 мм, могут быть разрезаны лазерным станком мощностью 1000 Вт, а высокоскоростная резка может быть достигнута при мощности лазера более 3000 Вт. Раньше для резки участка трубы из нержавеющей стали с помощью абразивного круга требовалось около 20 секунд, а лазерная резка занимает всего 2 секунды, что значительно повышает эффективность. Поэтому за последние четыре-пять лет оборудование для лазерной резки труб заменило многие традиционные механические ножевые станки. Появление лазерной резки труб позволяет автоматизировать традиционные процессы распиловки, пробивки, сверления и другие операции на станке. Станок может резать, сверлить, выполнять контурную резку и резку с нанесением рисунка. При лазерной резке труб достаточно ввести необходимые параметры в компьютер, и оборудование автоматически, быстро и эффективно выполнит задачу резки. Автоматическая подача, зажим, вращение, нарезка канавок подходят для круглых, квадратных, плоских труб и т. д. Лазерная резка практически отвечает всем требованиям к резке труб и обеспечивает эффективный режим обработки.

Лазерная резка труб

Лазерная обработка дверей и окон

Двери и окна являются важными элементами китайской строительной отрасли. В каждом доме необходимы двери и окна. В связи с огромным спросом в отрасли и ежегодным ростом производственных затрат, к эффективности и качеству изготовления дверей и окон предъявляются более высокие требования.

В производстве дверей, окон, противовзломных сеток и перил используется в основном стальной лист и круглый листовой металл толщиной менее 2 мм. Лазерная технология позволяет выполнять высококачественную резку, вырезание отверстий и узорчатую резку стального листа и круглого листового металла. В настоящее время ручная лазерная сварка позволяет легко добиться бесшовной сварки металлических деталей дверей и окон, без зазоров и заметных паяных соединений, характерных для точечной сварки, что обеспечивает превосходные эксплуатационные характеристики и привлекательный внешний вид дверей и окон.

Ежегодное потребление дверей, окон, противовзломных сеток и ограждений огромно, и резка и сварка могут быть выполнены с помощью лазеров малой и средней мощности. Однако, поскольку большинство этих изделий изготавливаются на заказ в соответствии с размерами дома и обрабатываются небольшими мастерскими по установке дверей и окон или отделочными компаниями, которые используют наиболее традиционные и распространенные методы резки, шлифовки, дуговой сварки, газовой сварки и т. д., существует большой потенциал для замены традиционных процессов лазерной обработкой.

Дверь безопасности, изготовленная с использованием лазерной сварки

Возможность лазерной обработки неметаллических строительных материалов.

К неметаллическим строительным материалам относятся в основном керамика, камень и стекло. Их обработка осуществляется с помощью шлифовальных кругов и механических ножей, что полностью зависит от ручного управления и позиционирования. В процессе обработки образуется большое количество пыли, мусора и раздражающего шума, что может нанести значительный вред здоровью человека. Поэтому все меньше и меньше молодых людей готовы этим заниматься.

Все три вида строительных материалов подвержены сколам и растрескиванию, поэтому разработана технология лазерной обработки стекла. Компоненты стекла, такие как силикаты, кварц и др., легко вступают в реакцию с лазерными лучами при резке. Об обработке стекла ведется много дискуссий. Что касается керамики и камня, лазерная резка рассматривается редко и требует дальнейшего изучения. Если будет найден лазер с подходящей длиной волны и мощностью, керамику и камень также можно будет резать с меньшим количеством пыли и шума.

Исследование возможности лазерной обработки на месте.

Жилые строительные площадки или инфраструктурные проекты, такие как дороги, мосты и железные дороги, материалы для которых необходимо изготавливать и укладывать непосредственно на месте. Однако обработка заготовок с помощью лазерного оборудования часто ограничивается цехом, после чего заготовка транспортируется на другое место для применения. Поэтому изучение возможностей лазерного оборудования для обработки в режиме реального времени на месте применения может стать важным направлением развития лазерных технологий в будущем.

Например, аргонодуговая сварка — популярный и широко используемый метод. Она отличается низкой стоимостью, высокой мобильностью, низким энергопотреблением, высокой стабильностью, универсальностью и возможностью легкой транспортировки на объект для обработки в любое время. В этом контексте появление ручного лазерного сварочного аппарата открывает возможности для изучения лазерной обработки на месте в различных сценариях его применения. Ручное лазерное сварочное оборудование и водоохладитель теперь могут быть объединены в одно компактное устройство и применяться на строительных площадках.

Ржавление металлических деталей — очень серьезная проблема. Если ржавчину не устранить вовремя, изделие, скорее всего, придется утилизировать. Развитие лазерной очистки сделало удаление ржавчины проще, эффективнее, а затраты на обработку — ниже. Предложение профессиональных услуг лазерной очистки с выездом на место для обработки деталей, которые нельзя переместить и которые необходимо очистить на строительной площадке, может стать одним из направлений развития лазерной очистки. Компания из Нанкина успешно разработала мобильное оборудование для лазерной очистки, устанавливаемое на транспортные средства, а некоторые компании также разработали ранцевые очистные машины, которые позволяют осуществлять очистку на месте наружных стен зданий, водосточных желобов, стальных каркасных конструкций и т. д., предоставляя новый вариант лазерной очистки на объекте.

Чиллер S&A CWFL-1500ANW для охлаждения ручного лазерного сварочного аппарата.