Потужність лазера для різання металу – вибір потужності, довжина хвилі, діоди, особливості використання обладнання з вуглекислим газом

Це одна з найсучасніших технологій, що використовуються не тільки на виробництві, а й у невеликих майстерень. Даний спосіб при правильному підборі виду обладнання підходить практично для всіх металів, дозволяє робити звичайну і художню (фігурну) різання. Щоб домогтися гарних результатів, необхідно орієнтуватися в технологіях і принципах роботи цього обладнання.

Потужність лазера для розкрою металевих заготовок різної товщини

Різка променем лазера термічна, дає можливість домогтися точності, майже повністю виключає необхідність в подальшій обробці. Щоб підвищити ефективність, застосовуються різні гази: кисень, вуглекислий газ, азот, водень, гелій, аргон. Вибір залежить від виду матеріалу, товщини заготовки, планів з приводу подальшої обробки. Якщо для розкрою потрібно дуже висока температура, використовується кисень. Для роботи з цирконієм або титаном підходить тільки аргон.

Будь-лазерне обладнання складається з:

  • механізму (системи), що забезпечує подачу енергії;
  • тіла, що генерує промінь (твердого, волоконного, у вигляді суміші газів);
  • дзеркал (резонатора).

У твердотельное лазерне обладнання розміщується діод і стерженек, виготовлений з рубіна, неодиму або граната. У волоконних лазерах елементом, який генерує промінь, (іноді і резонатором) служить оптичне волокно. У газовому обладнанні використовуються гази або їх суміші. Потужність і сфера застосування повністю залежать від виду обладнання:

  • твердотільні (для латуні, міді, алюмінію і сплавів з нього) – 1-6 кВт;

  • газові – до 20 кВт;

  • СО2-лазери (для будь-яких тонких металевих заготовок) – 600-8000 кВт;
  • газодімаміческіе – від 150 кВт.

Для різання металу потужність лазера 450-500 Вт (крім кольорових металів, для яких вимагається від 1 кВт). Найбільш ефективний цей спосіб при товщині заготовок, товщина яких не перевищує 6 мм. При 20-40 мм лазерне обладнання застосовується рідко. Для металу великої товщини лазерна різка (від 40 мм) майже не зустрічається.

Залежність потужності від товщини заготовки

вид металу

Товщина заготовки (мм)

Потужність (Вт)

Сталь (легована, вуглецева)

1

100

0,5

250

1,2

400

2,2

850

до 40

5000

сталь нержавіюча

1

100

0,5

250

1,3

400

2,5

400

3,2

400

9

850

до 25

5000

латунь

12

5000

сплави алюмінію

12

5000

мідь

5

5000

Титан

0,5

850

0,6

250

1

600

Для обробки легованої і вуглецевої сталі як допоміжний елемент використовується кисень, для нержавіючої сталі – азот з тиском до 20 атмосфер. Кольорові метали та алюміній відрізняються високою теплопровідністю і низьким рівнем поглинання лазерного променя. Для розкрою цих матеріалів використовується твердотілих лазер, що працює в режимі імпульсів.

Важливо! Для різання металу товщиною 1 мм вибір потужності лазера залежить від виду матеріалу. Для стали досить 100 Вт, для титану необхідно 600 Вт.

до змісту ^

Лазерний діод для різання металу

Лазерний діод для різання металу – напівпровідниковий лазер, сконструйований за принципом p-n гомоструктурного діода. Напівпровідником служить пластина, верхній шар якої створює n-області (негативну), нижній – p-область (позитивну). Перехід p-n порівняно великий і плоский. Торці з боків служать резонаторами. Фотон, який рухається перпендикулярно, відбивається від торців кілька разів, тільки потім зможе вийти.

В процесі проходу вздовж торців створюються нові фотони, випромінювання посилюється, починається генерація променя. У момент виходу він сильно розходиться, тому збирається лінзами. Лазерні діоди для різання металу з великою потужністю (10 мікрометрів) додатково випромінюють вуглекислий газ (CO2).

Важливо! Устаткування цього типу відрізняється підвищеною продуктивністю, порівняно низькою вартістю

до змісту ^

СО2 лазер (вуглекислий) для розкрою металу    

Вуглекислі лазери мають характеристики, що роблять їх ідеальними для розкрою в промисловості. Перше – довгі інфрачервоні хвилі, ідеальні для нагріву. Друге – висока ефективність (від 30%). Використання вуглекислого газу робить зріз більш гладким (якщо порівнювати з обладнанням зі скловолокном). Розширюється сфера застосування, інвестиції швидко окупаються.

Недолік СО2 лазер для різання металу – необхідність в оптичних дзеркалах, оснащених сапфірових елементами і золотом. Крім того, цей вид обладнання вимагає високого електричного розряду на етапі формування променя. Для різання металу (нержавіючої сталі, алюмінію) товщиною 2 мм достатньо потужності 160 Вт, якщо застосовується лазер цього типу. При підвищенні потужності до 200 Вт можна різати листи товщиною 3 мм.

Активне середовище складається з суміші вуглекислого газу, гелію, неону. Залежно від того, яка для різання металу потрібна потужність лазера, може додаватися ксенон або водень. Пропорції теж змінюються, виходячи з вимог до властивостей променя, але обсяг СО2 не перевищує 20%. На ринку є обладнання цього виду з потужністю 1 кВт, 3-5 кВт і 10 кВт.

до змісту ^

Довжина хвилі лазера для різання металу

На поглинання матеріалом лазерного променя істотно впливають якості хвилі: довжина і спектр. Довжина хвилі лазера для різання металу повністю залежить від виду матеріалу. Якщо розглядати волоконний лазер, то один його вузол створює промінь з хвилею 1 мкм (миллимикрон). Якщо потрібно більш довгий промінь, використовується акумулятор, який об’єднує промені декількох модулів. Показники твердотілих моделей відрізняються мало – довжина хвилі так само 1 мкм. Ці види лазерів є ідеальним варіантом для різання практично всіх видів металів (навіть благородних). Для різання металу (нержавійки) 20 мм потужність волоконного лазера – від 2 кВт.

В вуглекислих лазерах довжина хвилі досягає 10,6 мкм, що створює більш високу щільність на оброблюваної поверхні. Цей вид обладнання застосовується для розкрою скла, деревини, склопластику, демонструючи високу якість різання навіть при великій товщині.

При виборі обладнання мало вивчити технічні характеристики: тип випромінювача, потужність, довжину хвилі, точність і якість різу. Важливо точно визначити вимоги конкретного виробництва. Потужність лазера для різання металу (наприклад, нержавійки) товщиною 3 мм не може бути нижче 500 Вт. В іншому випадку знизиться продуктивність, матеріал буде перегріватися. На перший погляд може підійти СО2-лазер необхідної потужності. Але в даному випадку необхідно врахувати довжину хвилі, яка не зовсім підходить для металевих заготовок.

Порада! Щоб не помилитися, перед покупкою необхідно все точно розрахувати або порадитися з кваліфікованим фахівцем.

Ссылка на основную публикацию