Применение лазерных технологий в строительных материалах

Лазер использует свою высокую энергию для взаимодействия с материалами, достигая технологических эффектов. Наиболее простым применением лазерных лучей являются металлические материалы, которые представляют собой наиболее зрелый рынок для разработки.

Металлические материалы включают в себя листовое железо, углеродистую и нержавеющую сталь, медь, алюминиевые сплавы и т. д. Листовое железо и углеродистая сталь в основном используются в качестве металлических конструкционных деталей, таких как автомобили, детали строительной техники, трубопроводы и т. д., требующих относительно высокой мощности резки и сварки. Нержавеющая сталь обычно используется в ванных комнатах, кухонной утвари и ножах, поскольку её толщина не так велика, что достаточно лазера средней мощности.

Жилищное строительство и различные инфраструктурные проекты Китая стремительно развиваются, и используется большое количество строительных материалов. Например, Китай потребляет половину мирового цемента и является страной с наибольшим потреблением стали. Строительные материалы можно считать одной из опорных отраслей экономики Китая. Строительные материалы требуют значительной обработки, и каково применение лазерных технологий в строительстве? В настоящее время строительство фундамента или конструкции из деформированных прутков и стальных прутков в основном осуществляется гидравлическими ножницами или шлифовальными машинами. Лазер часто используется при обработке трубопроводов, дверей и окон.

Лазерная обработка металлических труб

В строительстве используются водопроводные трубы, трубы для подачи природного газа, угля, канализации, заборные трубы и т.д., а металлические трубы включают оцинкованные и нержавеющие трубы. В связи с возросшими требованиями к прочности и эстетичности в строительной отрасли требования к резке труб ужесточаются. Длина труб общего назначения перед поставкой обычно составляет 10 или даже 20 метров. После распределения по различным отраслям, в связи с различными вариантами применения, трубы необходимо перерабатывать в детали различных форм и размеров для удовлетворения потребностей различных отраслей.

Технология лазерной резки труб, отличающаяся высокой автоматизацией, эффективностью и производительностью, быстро внедряется в трубную промышленность и отлично подходит для резки различных металлических труб. Металлические трубы толщиной менее 3 мм можно резать с помощью лазерного резака мощностью 1000 Вт, а высокоскоростная резка достигается с помощью лазера мощностью более 3000 Вт. Раньше для резки трубы из нержавеющей стали абразивным отрезным станком требовалось около 20 секунд, тогда как лазерная резка занимает всего 2 секунды, что значительно повышает эффективность. Таким образом, за последние четыре-пять лет оборудование для лазерной резки труб заменило многие традиционные механические ножевые станки. Появление лазерной резки труб позволило автоматизировать традиционные операции пиления, пробивки, сверления и другие процессы. Станок может резать, сверлить, а также выполнять контурную и узорчатую резку. При лазерной резке труб достаточно ввести необходимые параметры в компьютер, после чего 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 почти отвечает всем требованиям резки труб и обеспечивает эффективный режим обработки.

Лазерная резка труб

Лазерная обработка дверей и окон

Двери и окна играют важную роль в строительстве недвижимости в Китае. В каждом доме необходимы двери и окна. В связи с высоким спросом в отрасли и ежегодным ростом себестоимости продукции, требования к эффективности и качеству производства дверных и оконных изделий постоянно растут.

Большая часть нержавеющей стали, используемой для производства дверей, окон, противовзломных сеток и перил, в основном представляет собой стальной лист и круглую жесть толщиной менее 2 мм. Лазерная технология обеспечивает высококачественную резку, выемку и раскрой стального листа и круглой жести. Ручная лазерная сварка позволяет легко добиться бесшовной сварки металлических деталей дверей и окон, без зазоров и выступающих паяных соединений, возникающих при точечной сварке, что обеспечивает превосходную работу дверей и окон и их привлекательный внешний вид.

Годовой объём потребления дверей, окон, противовзломных сеток и ограждений огромен, и резка и сварка могут быть выполнены с помощью лазеров малой и средней мощности. Однако, поскольку большинство этих изделий изготавливаются индивидуально в соответствии с размерами дома и обрабатываются небольшими мастерскими по установке дверей и окон или декоративными компаниями, которые используют наиболее традиционные и распространённые методы резки, шлифовки, дуговой сварки, газовой сварки и т. д., лазерная обработка может значительно заменить традиционные методы.

Дверь безопасности с лазерной сваркой

Возможность лазерной обработки неметаллических строительных материалов

К неметаллическим строительным материалам относятся, главным образом, керамика, камень и стекло. Их обработка осуществляется с помощью шлифовальных кругов и механических ножей, что требует исключительно ручного управления и позиционирования. В процессе работы образуется большое количество пыли, мусора и раздражающего шума, что потенциально опасно для здоровья человека. Поэтому всё меньше и меньше молодых людей готовы заниматься этим.

Все эти три вида строительных материалов подвержены сколам и трещинам, поэтому была разработана лазерная обработка стекла. В состав стекла входят силикат, кварц и другие компоненты, которые легко реагируют с лазерным лучом, обеспечивая окончательную резку. Обработка стекла широко обсуждается. Что касается керамики и камня, лазерная резка рассматривается редко и требует дальнейшего изучения. Если найти лазер с подходящей длиной волны и мощностью, керамику и камень можно резать с меньшим количеством пыли и шума.

Исследование возможностей лазерной обработки на месте

Жилищное строительство или инфраструктурные проекты, такие как дороги, мосты и железнодорожные пути, где материалы необходимо изготавливать и укладывать на месте. Однако обработка заготовок лазерным оборудованием часто ограничивается цехом, после чего заготовка транспортируется на место применения. Поэтому изучение того, как лазерное оборудование может выполнять обработку в режиме реального времени на месте в рамках своих сценариев применения, может стать важным направлением развития лазерной техники в будущем.

Например, аргонодуговой сварочный аппарат популярен и широко используется. Он отличается низкой стоимостью, высокой портативностью, нетребовательностью к электропитанию, высокой стабильностью, высокой адаптивностью и может быть легко доставлен на место для обработки в любое время. В связи с этим, появление ручного лазерного сварочного аппарата открывает возможности для изучения возможностей лазерной обработки на месте. Ручное лазерное сварочное оборудование и водяной охладитель теперь можно объединить в одно устройство, имеющее более компактные размеры, и использовать его на строительных площадках.

Ржавчина металлических деталей – очень серьёзная проблема. Если ржавчину не удалить вовремя, изделие, скорее всего, будет отправлено на слом. Развитие лазерной очистки сделало удаление ржавчины проще, эффективнее и снизило затраты на обработку. Предоставление профессиональных услуг лазерной очистки с выездом на дом для обработки деталей, которые невозможно переместить и которые необходимо очистить на строительной площадке, может стать одним из направлений развития лазерной очистки. Компания из Нанкина успешно разработала мобильное лазерное оборудование для очистки, устанавливаемое на транспортное средство, а некоторые компании также разработали очистительную машину ранцевого типа, которая может выполнять очистку наружных стен зданий, водосточных желобов, стальных каркасных конструкций и т. д. на месте, открывая новые возможности для лазерной очистки на месте.

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