Мощность со2 лазера для резки металла

Обновлено: 16.05.2024

Наиболее популярными во всем мире считаются лазерные станки с ЧПУ , оснащенные лазерной трубкой CO2, которые подходят для работы практически со всеми типами материалов. Первый такой станок был разработан инженером — электриком Чандра Кумар Наранбхай Патель в 1964 году. Газовые лазерные станки на сегодняшний день занимают лидирующую позицию в рейтинге высокомощных лазеров непрерывного действия.

Лазерная трубка CO2

Ключевым элементом всех лазерных станков является лазерная трубка CO2 . Она представляет собой стеклянную колбу, в которой запаяна газовая смесь, состоящая из трех элементов – азота, гелия и углерода. Реакция обеспечивается за счет воздействия электрического импульса, а итогом становится возникновение лазерного пучка, он представляет собой поток лазерного излучения, который, в свою очередь, преобразуется в луч и может быть отрегулирован оператором станка с ЧПУ.

Лазерная трубка CO2 позволяет осуществлять следующие действия:

С помощью создания лазерного луча разрезать материал.
С помощью низкопоточного излучения – наносить гравировку на поверхность изделий.

Мощность трубки определяется моделью и типом станка, а их эксплуатационный срок зависит от мощности и соблюдения правил эксплуатации.

Модели станков, оснащенные лазерными трубками CO2, не могут быть использованы для работы с металлами. Это обусловлено длиной лазерной волны, которая из-за своих параметров отражается поверхностью металла.

Все прочие материалы газовые станки способны обработать максимально быстро и качественно. В качестве сырья подходят:

бумага;
картон;
древесина;
резина;
пластмассы (кроме ПВХ);
камень;
искусственная и натуральная кожа;
ткани и меха.

Конструкция

Формирование лазерного луча CO2 начинается в колбе из стекла, имеющей несколько автономных контуров, которые герметично запаяны. В одном из изолированных отделений находится газовая смесь, которая при определенном воздействии способна создавать фотоны.

Источником воздействия при этом служат электроды, которые располагаются внутри отсека. Также в контуре с газовой смесью находятся оптические резонаторы (несколько зеркал, которые предназначены для придания фотонам, образовавшимся под воздействием электрического импульса, скорости и направления).

Зеркало, имеющее частичную прозрачность, служит точкой выхода для светового потока из трубки, после чего он попадает на специальную линзу, которая фокусирует его в тонкий луч. Чтобы обеспечить дополнительную мощность и ускорить движение фотонов, на внутреннюю поверхность отсека с газовой смесью нанесен катализатор из серебра. Мощность излучения при этом регулируется встроенными резонаторами.

Создание лазерного луча представляет собой процесс, сопровождаемый высокими температурами и интенсивным выделением тепла. Чрезмерный перегрев негативно влияет на газы, которые под воздействием тепла разлагаются, обедняя смесь. Поэтому конструкция оснащена охлаждающей системой – во время работы лазерной трубки для охлаждения отсека с газовой смесью вокруг него циркулирует вода. Охлаждение жидкости происходит в емкости, которая входит в терморегулирующую систему станка с ЧПУ.

Станки с лазерными трубками CO2 могут быть:

Непроточными. Их конструктивной особенностью является наличие запечатанных трубок – газ и весь оптический путь находится в трубке, запаянной с двух сторон.
Диффузно-охлаждающими. Отсек с газовой смесью в этом случае располагается между двумя плоскими электродами, которые охлаждаются водой.
Имеющими быстрое осевое и поперечное потоковое сечение. Тепло, которые выделяется сверх нормы, поглощается при быстром течении газовой смеси, переходящей через внешний охлаждающий контур.
Имеющими поперечно-возбуждающую среду. Конструктивной особенностью при этом является наличие крайне высокого газового давления.

Лазерные трубки CO2 отличаются по нескольким основным параметрам:

1. Мощность. Это основной фактор, от которого зависят способности станка в отношении скорости и качества обработки материалов. Самые слабые излучатели имеют заявленную мощность в 35–40 Вт, излучатели со средней мощностью – 70–100 Вт и высокомощные трубки – до 200 Вт.

2. Длительность периода эксплуатации. Эта характеристика влияет на продолжительность работы трубки. Минимальное значение параметра составляет 3000 часов, максимальное значение, гарантированное производителем, составляет до 10 000 часов. При бережной эксплуатации срок службы трубки может превысить заявленный в несколько раз.

3. Длина трубки. Может составлять от 700 до 2050 мм. Диаметр самых маленьких трубок составляет от 50 до 60 мм, стандартным значением является диаметр, равный 80 мм.

Принцип работы

Световой поток образуется за счет передачи энергии с помощью молекул азота к молекулам углекислого газа. Активной средой при этом является газовая смесь, состоящая из углекислого газа, азота и гелия, а в некоторых случаях – водорода или ксенона.

Дисплей 4-строчная ЖК-панель
Макс. скорость двигателей 1000 мм/с
Максимальный размер загружаемого материала 1346 x 914 x 50 мм
Мощность трубки лазера 100 Вт
Объем памяти 32 МБ (макс. 64 МБ)
Осей 3
Потребляемая мощность 1250 Вт
Рабочее поле 1300 мм x 916 мм
Тип лазера отпаянный СО2 лазер
Тип охлаждения лазерной трубки водяное
Точность повторения +/-0,254 мм или 0,1 % от величины хода

При воздействии электрического импульса молекулы азота переходят в состояние возбуждения и передают свою энергию молекулам CO2. Углерод также переходит в метастабильное состояние и на атомном уровне испускает один фотон, который при столкновении с атомами другой возбужденной молекулы углекислого газа испускает уже два фотона.

Другие газы необходимы при этом для релаксации молекул и снижения объема выделяемого тепла.

Далее в процесс вступают два зеркала, находящиеся в трубке. Одно из них – непрозрачное, изготавливается из меди, а второе, служащее выходом для светового потока и имеющее повышенные показатели прозрачности, из алмаза. Оно частично пропускает поток фотонов, оставляя часть внутри трубки для воспроизводства подобных частиц. Выходя из полупрозрачного зеркала, фотоны попадают в пространственный фильтр, предназначенный для очистки лазера от боковых мод, а затем на фокусирующую линзу.

Так как фотоны имеют одинаковую длину волны, луч лазера не рассеивается, как обычный свет. Излучение лазерной трубкой CO2 производится на волне с длиной 10,6 мкм, а средняя мощность излучения составляет от 20 Вт до нескольких кВт.

Преимущества и недостатки

Лазерные трубки CO2 имеют свои достоинства и недостатки. Преимуществами являются:

Повышенное качество резки и точность воздействия.
Высокая скорость обработки материала.
Высокая производительность.
Низкие показатели вибрации и шума.
Возможность обработки практически всех материалов.
Низкие затраты электроэнергии.
Минимально возможные показатели брака.
Универсальность и взаимозаменяемость элементов.
Компактность.

Вес с упаковкой 120
Гарантия 12 месяцев на станок, 3 месяца на трубку, зеркала и линзы
Размеры с упаковкой 1100х1650х700 мм
Электропитание AC110V/ 220V±10% / 50~60Hz
Размеры, мм 1310x1000x560
Программное обеспечение Coreldraw, АutoCAD, Рhotoshop

Минимальная величина знака, мм 0.8х0.8
Рабочее поле 600x900х450
Разрешение, DPI 1000
Скорость гравировки 350 мм/сек
Скорость перемещения 600 мм/сек
Тип лазерного излучения СО2
Точность гравирования

К недостаткам можно отнести:

Ограниченное время эксплуатации лазерной трубки.
Хрупкость конструкции.
Необходимость постоянного охлаждения устройства во время работы.
Необходимость настройки мощности лазера для разных типов материала.
Возможные сбои при низкочастотном воздействии.
Невозможность работы с металлами.

На что обратить внимание при покупке?

При покупке лазерной трубки в первую очередь следует обратить внимание на мощность и срок эксплуатации в часах, которые заявлены производителем. Также рекомендуется осмотреть устройство на предмет наличия сколов и трещин, а также попросить проверить его работоспособность, включив на максимальной и минимальной мощности.

На сегодняшний день станки с ЧПУ, оснащенные лазерными трубками CO2, являются самыми мощными установками, предназначенными для резки, гравировки и прочих видов обработки материалов самого разного типа. Производительность станка и качество изделий при этом напрямую зависит от того, какая лазерная трубка установлена в приборе. От ее мощности и качества зависит точность и скорость обработки изделий.

Гаражная лазерная мастерская. Пост №3. СО2 лазер по металлу. ⁠ ⁠

Сегодня я расскажу Вам историю своего большого (по моим меркам и для моей мастерской и для моих нужд) станка. О трагеди, которая случилась ещё до начала работы и о методах их исправления. По традиции прошу, не ругайте меня за моё правописание. Оно хорошее но почему то очень сильно хромает, так что тех, кому "ЖЫ" и "ШЫ" доставляют адскую резь в глазах до кровоподтёков, пожалуйста, либо терпите, скрепя зубами либо просто пролистайте этот пост и даже не открывайте его. Благодарю за понимание.

И так. Прошлым летом вместе со станком 900х600 с камерой приехал и этот здоровяк:

Знакомьтесь - это СО2 лазер, no name, копия знаменитого Raylogic 1600х1000 с металорежущей головой. Про аварию с этим станком я уже упоминал в одном из своих постов. Копия достаточно хорошая и скажу более того, этот станок был сделан на том же заводе, что и Raylogic, только в третью смену, что называется налево, из тех же комплектующих, только покрашен в другой цвет, так что сильно подробно о начинке я рассказывать не буду. Если Вам интересно, то ТХ в интернете более чем достаточно.

Приключения с этим станком начались, как выяснилось ещё до того, как он попал в мои загребущие лапёшки, но выяснилось это только при вскрытии упаковки, а пока торжественный момент разгрузки и состояние эйфории поднимали меня на крыльях и заставляли парить, как маленького мальчика, которому папа купил заветную и долгожданную машинку!

По скольку грузовик, который привёз мне "небольшие" коробочки со станками не смог подъехать достаточно близко к моей мастерской, пришлось искать площадку, на которой смогли бы развернуться два грузовика. Пришлось немного пошалить, но тем не менее перегрузка прошла успешно и без происшествий.

Доехали до мастерской, и скорее, скорее открывать ящики. Собственные крылья счастья признаться очень сильно мешали. Я в суете не мог найти нужные инструменты, три раза перевернул мастерскую в поисках лома и отрезного круша для болгарки, в итоге нашлись только ножницы по металлу и два молотка, с помощью которых в кратчайшие сроки все ящики были распакованы. Скажу я вам ребята, ни до ни после я с такой скоростью, даже с правильными инструментами не открывал ящики так быстро.

Но как водится, всему хорошему рано или поздно приходит конец. В моём же случае наступил ппц. Точнее не так. ПИЗДЕЦ.

"Так, спокойствие Малыш, только спокойствие" - говорило мне внутреннее приведение с моторчиком - "сейчас успокоимся и будем думать, что будем делать. " Но спокойствие не приходило, а попытки успокоиться ещё больше разжигали мой пукан до такой степени, что тягу, которую она создавала, с лихвой бы переплюнула бы двигатель ракеты "Тополь". Несоклько фоток. No comments.

Ну и пара видосиков всего этого.

Ну вы понимаете да. Даже спустя год, продолжает подгорать от этой ситуации. В общем список повреждений:

1) Сорвана нафиг верхняя часть станка. Болты срезаны;

2) Поведена крышка. Каким чудом уцелели стёкла, не понятно до сих пор;

3) Незначительно поведена рама. Хотя как сказать, не значительно. Для такого станка отклонение в соосности даже на пол миллиметра дико критично;

4) Сорваны со своих мест рельсы оси Х;

5) Лопнул держатель ламелей (на видео видно);

6) Порваны управляющие провода на оси Х;

7) Труба стоимостью 150 тысяч (на тот момент) разбита в дребезги.

И это не считая мелочевки такой, как погнутый дымоприёмник внутри станка. Её похоже хорошенько так припечатало улиткой, которая ехала внутри станка, кучи сколов, царапин, погнутых кронштейнов с зеркалами, надорванных ремней и тд.

Тут же был сделан звонок поставщику и доложено о сложившейся ситуации. в трубке так же слышался звук начинающей запускаться на форсаже турбины. В какой то момент мне даже показалось, что телефон начал передавать запах подгорающего стула, на котором сидел Руслан. Через 10 минут он был на месте. Составили акт и начали предъявлять претензии как китайцам, так и транспортной компании, начали выяснять, на каком этапе случился этот подвох. Но опять же давайте обо всём по порядку.

Умные люди скажут, а какого хрена я подмахнул документы о приёмки груза, что говорится не глядя. А вот тут то и состоялся главный подвох. На первый взгляд упаковка была совершенно целая. Только чуть позже, когда нервы немного расслабились и прояснились некоторые моменты всего этого безобразия выяснилось, что станок был перепакован. То есть кто то намеренно пытался скрыть то, что его обо что то сильно шибанули. На наш вопрос китайцам, что за фигня, они отправили видео, как они его бережно, на погрузчике завозят в фуру, яки беременную женщину на последних сроках ставят на законное место для транспортировки. К китайцам вопросы отпали, следовательно вопросы могут оказаться только либо к нашим российским перевозчикам, либо к казахским ибо станок ехал землёй через Казахстан. Мы решили для начала прояснить обстановку у наших товарищей, они по крайней мере не отмажутся в стиле моя твоя непонимая. Они кстати нам и намекнули, что когда они у казахов его забирали, фанера, которой был обшит станок какая то не такая, слишком уж качественная, не похожая на ту, в которую китайцы заворачивают своё оборудование. Вот тут то и прозвенел звоночек. На фанере, в которую был завёрнут станок стоял штамп ТАВДИНСКОЙ фанерной фабрики! С ума сойти. Ну тут либо наши привирают, либо казахи накосячили.

Начали пытаться дозваниваться до казахов. То, как мы пытались добраться до манагеров и руководства, выяснить, кто вообще был ответственный за груз и что вообще у них там произошло, это история, достойная отдельного поста. В общем путём задалбывания всех и вся мы с горем пополам выяснили, что у них "сломался" погрузчик и они выгружали станок вчетвером (на минуточку станок весит почти 600 кг с упаковкой) и немножечко не расчитали свои силы и уронили его на бордюр. Вы только вдумайтесь. Они выгружали вчетвером станок весом почти 600 кг вчетвером из фуры, без приёмной аппарели, то есть на землю. Это какими дебилами надо быть, что бы так работать. В последствии выяснилось, что погрузчика у них в принципе нет, а даже воровайку, что бы это разгрузить нанимать дорого в итоге получилось как то так. Контора называется "Апельсин". Никогда не пользуйтесь услугами этой конторы!

В общем пару дней потратили на выяснение всех этих нюансов. Далее последовала переписка с китайцами на предмет замены станка или хотя бы какой то компенсации, но тут нам повезло. Китайцы само собой признали случай не гарантийным, но согласились выслать всё, что сломано в станке с хорошей скидкой.

Ещё день потребовался нам на дефектовку станка. Список со всеми мелочами набрался приличный и пополнялся после первого пробного пуска ещё наверное месяца 4. Если быть кратким и забежать вперёд на пол года - то поменяна была половина станка. Единственное в итоге, что оказалось живое - это мат плата, плата авто фокуса и драйвера. Всё остальное, вплоть до петлей крышки под замену. Радует одно, что поставщик, за подобный геморой и хорошее с ним отношения сделал мне внушительную скидку.

В общем в течении полугода мы возились с этим станком, что бы нормально его запустить, пришлось пересверливать все отверстия, колея оси Y стала на 10 мм уже, на качестве работы станка это никак не сказалось, через месяц приехала новая трубка и благополучно была водружена уже в вытянутый по своим местам корпус. Новые кронштейны зеркал тоже пришлось пересверливать, поскольку старые отверстия не совпадали с новыми, голову менять не стали, но в последствии она подверглась серьёзной доработке, по скольку и ей в итоге досталось, но об этом мы узнали значительно позже и просить с китайцев новую, пусть даже и с хорошей скидкой уже было неудобно, да и своими силами справились. В общем только к февралю месяцу 2019 мы смогли уверенно запустить станок. Дальше, из за всех изменений пришлось немного понастроить электронику, хотя, как показала практика можно было этого и не делать.

Наконец то можно было выдохнуть. Пукан уже подостыл, а от казахов мы не смогли добиться хоть какого либо вразумительного ответа на вопросы "Кто виноват?" и "Что делать?" они вообще в какой то момент обнаглели и начали съезжать, типа это не мы и всё такое. Но чего уж теперь.

С февраля месяца я начал осваивать металлорезку на СО2 лазере. Дело, как выяснилось, не простое. Ну во первых, пришлось разжиться кислородным баллоном, ибо для резки металла нужно не только давление в место реза, но и кислород, для того, что бы лазер таки смог нагреть металл до нужной температуры, поджечь его, а то, что не сгорело - выплюнуть давлением всё того же кислорода. Несолько раз читал, как некоторые товарищи яко - бы резали нетолстые металлы, а именно чернягу до 1.5 мм с атмосферой (с обычным компрессором) и давлением в 8 атмосфер. Но у меня такой эксперимент поставить не удалось, да и сейчас проверить не смогу, по скольку покупка компрессора не входит в мои планы в ближайшее время. Зато, с кислородом отлично режется черняга до 2х мм и нержавейка до 1.5 мм. Скорости конечно не великие, но на безрыбье и рак рыба. Всё таки не волоконный лазер. Была попытка нарезать что нибудь с азотом. Но к сожалению опыт показал, что с азотом на СО2 лазере резать вообще ничего невозможно. Оцинковка к слову не режется от слова совсем, либо у меня руки не из нужного места растут.

Поигравшись со станком на маленьком кусочке его рабочего поля я посчитал, что я достиг того уровня, что я могу начинать принимать заказы на металлорезку. и тут фортуна, как мне казалось улыбнулась. Выстрелил интересный заказ. Точнее меня попытались за уши подтянуть к этому заказу. Ну что - ж, попытка не пытка.

Заказчику требовалась хренова гора бирок на провода. Тянули они какую то то ли ЛЭП, то ли запускали производственное помещение, не суть дела важно, но почему то им нужны были бирки из нержавейки треугольной, круглой, квадратной и прямоугольной формы по заданному госту.

После того, как я услышал про ТУ я заподозрил что то неладное. Начал гуглить этот ГОСТ. Оказалось, что заказчик - это фирма подрядчик, которая из шкуры вон лезет, что бы не получить по шапке от заказчика и пытается усидеть жопой сразу на двух стульях. Как выяснилось ГОСТ, который они мне дали - не имеет никакого отношения к форме самих бирок (о чём говорилось изначально). Всё как всегда. Заказчик хочет то, не зная что. В итоге силами заказчика было найдено некое ТУ По которому уже и были изготовлены пробники.

Полтора месяца согласований, договорённостей и как итог, ничего, всё спустилось на тормозах. Обидно. Но эта попытка заняться металлорезкой выявила ещё кучку нюансов, о которых я не знал, выявились ещё некоторые косяки станка, такие как зеркала, точность юстировки, настройки резки.

Зеркала. Как выяснилось, я установил вкруг не те зеркала, которые нужны. Я поставил простые, которые ставятся на все СО2 станки. Как выяснилось, их светоотражающая способность недостаточна для того, что бы резать металл качественно. Они гасят достаточно большую часть излучения, которая необхадима для резки железяк. Пришлось заказывать зеркала с напылением селенида цинка. А стоят они по сравнению с обычными прилично.

Юстировка. Никогда не думал, что из за конечной погрешности в 1 мм возможно получить непрорез в металле. Раньше я считал, что юстировка - хоть и очень важный момент, но не до такой степени. В общем научно практическим путём стало известно, что даже если ты попадаешь лучём лазера в сопло 1 мм, но есть откланение хотя бы в пару десяток от его центра, то на больих толщинах (а для этого станка 1.5 мм уже внушительная толщина металла) то мы гарантированно получим на обратной стороне огромное количество града и облоя. Он конечно не очень страшен и легко счищается, но тем не менее момен неприятен. Если конечная юстировка уходит больше чем на 3 десятки, то мы с высокой долей вероятности получим непрорез и бонусом облой на лицевой стороне реза, а это уже совсем неприятно.

Настройки резки - это отдельная песня. Не только скорость резки оказалась важна, но так же для каждой толщины металла своё рабочее давление подаваемого газа (больше в нашем случае, не значит лучше), мало того, Если резать например нержавейку допустим 0.8 мм со скоростью 8 мм/сек, то рабочее давление требуется 4-5 атмосфер, а если резать со скоростью 15 мм/сек то давление можно убавить до 2.5, - 3 атмосфер. Такой парадокс на самом деле ни разу не парадокс, просто на меньшей скорости металл в районе реза нагревается больше, чем если скорость будет выше, от сюда и возможность экономии кислорода. Так же для каждой толщины металла требуется своё фокусное расстояние. промажешь на 1-2 десятки, и всё, начинаются пляски с бубном с очисткой задней стороны от большого количества облоя.

В отличии от резки фанеры, резка металла имеет свои особенности в плане начала реза и конца реза. Не достаточно просто взять и резануть. Сначала лист металла надо пробить. Делается это перед тем, как голова поедет по контуру. Голова опускается, находит заданное фокусное расстояние, и делает от 2х до 15 ударов на максимальной мощности (количество ударов задаётся в ручную в зависимости от толщины металла). После того как мы получили отверстие дальше лазер уже спокойно режет металл выплёвывая в обратную сторону всё, что не сгорело. Так же немаловажен так называемый "заход на путь". Это важно в тех случаях когда приходится резать что то толще, чем 0.5 мм. Надобность этого захода состоит в том, что когда лазер пробивает металл, особенно толстый, он не всегда способен сделать это с первого раза, а иногда даже не с пятого. Как следствие на лицевой стороне образуется наплыв из расплавленного металла который выдувает давлением воздуха из сопла. Вот пример непрореза с облоем на внешней стороне в точке пробоя:

В чертеже же в данном случае заход на путь выглядит так:

Красным крестиком соответствнно обозначено место пробоя.

Расход кислорода получается немаленький. Одного полного баллона хватает ровно на 90 погонных метров реза. Так что придётся изыскивать средства на баллоны, если вдруг у меня массово пойдёт металлорезка, а пока выполняю мелкие заказы и для себя режу немного. Ну и на последок ещё один видосик, как всё это дело режится и работает.

Ну и напоследок затравка на завершающий пост, о волоконном маркере.

P.S. нержавейка попалась к слову какая то странная. По маркировке она aisi 416 режется как нержавейка, пока её не трогаешь - нержавейка, но стоит её только начать резать, гравировать, поцарапать, как в месте, где на неё воздействовали она начинает потихонечку ржаветь. может быть кто то подскажет, почему так происходит и какая нержавейка - точно нержавейка?

Выбор параметров лазера для качественной резки металла

Мощность лазера для резки металла определяет его максимальные возможности. Одно из главных правил при покупке такого устройства — станок для резки металла лазером нужно покупать с запасом. Ведь наличие запаса силы гарантирует большую производительность и возможность дальнейшего развития организации.

Что это за показатель — мощность лазера для резки?

Мощность лазера для резки металла — золотая середина модельного ряда LaserFor BSR, которая находится в районе от 500 Вт до 3 кВт. Это оборудование — надежный инструмент, которому можно доверить большое количество работы и при этом не бояться подводных камней.

Лазерные установки включают в себя три главных параметра:

рабочую среду;
источник энергии;
оптический резонатор.

По виду рабочей среды устройства для нарезания бывают следующих видов:

Твердотельные . Их основной узел заключается в осветительной камере. В ней расположен источник энергии, а также рабочее тело.

Справка. К твердотельному типу относятся также и волоконные устройства. В них излучение становится выше, а в качестве источника энергии выступает полупроводниковый лазер.

Газовые. В них рабочим телом выступает углекислый газ, который прокачивается насосом сквозь газоразрядную трубку и заряжается электрическими разрядами. Чтобы усилить излучение, ставят прозрачное зеркало.
Газодинамические. Они являются самыми мощными. Рабочее тело в них — углекислый газ, который нагрет до 3000 градусов. Он заряжается маломощным лучом. Газ с большой скоростью прокачивается через узкий канал, резко расширяется и охлаждается. В итоге его атомы переходят из заряженного в простое состояние, и газ становится источником излучения.

Для резки металла

Мощность нарезания материала лазером зависит от его теплопроводности: чем она выше, тем эффективнее будет процедура, в среднем это 0,15–12,5 м/с. Мощностная характеристика определяется плотностью потока и достигает 10 в 8 степени Ватт на один квадратный сантиметр. Также она определяется в зависимости от толщины заготовки и в среднем достигает 0,5–1,5 кВт.

В зависимости от типа используемых материалов

Справка. Чтобы нарезать металл с помощью специального оборудования, потребуется сила, которая в среднем составляет 450–500 Вт. Эффективным данный способ считается при толщине заготовок не выше 6 мм. При 20–40 мм подобное оборудование используется редко. Для материала большой толщины резка не осуществляется.

Резка лучом возможна, если материалом выступает:

Сталь. Максимальная толщина листа не должна быть выше 20 мм, иначе необходимо использовать другой метод.
Нержавеющая сталь. В этом случае ограничение составляет 16 мм. При таких показателях удастся избежать появления облоя и его можно легко удалить.
Латунь. Для резки этого материала подойдут 12 мм листы, так как его сопротивление достаточно большое.
Алюминиевый сплав. Можно резать металлические листы толщиной не выше 10 мм.

Каждому из этих видов материала соответствует свой вид оборудования.

Справка. Нарезание материала лучом не используется на вольфраме, титане, молибдене. Они обладают высокой прочностью, которая приведет к выходу устройства из строя.

В зависимости от толщины

Для качественной нарезки материала нужно учитывать несколько факторов. К примеру, для малоуглеродистых сталей параметры будут такими:

При толщине в 1 мм мощность должна быть 100 Вт, а скорость резки заготовки 1,6 м в минуту.
Для изделий плотностью в 1,2 мм — 400 Вт, а скорость резки — 4,6 м в минуту.
Изделия в 2,2 мм и выше нуждаются в оборудовании силой 850 Вт и резке около 1,8 м в минуту.

Если обработке подвержена нержавеющая сталь, то параметры следующие:

Для заготовки в 1 мм хватит мощности в 100 Вт.
Если заготовка имеет толщину 1,3 мм, то сила вырастает до 400 Вт.
Изделия толщиной в 2,5 мм обрабатывают лазером такой же силы, как и в предыдущем пункте, но в этот раз скорость падает до 1,3 м в минуту.

При резке титана параметры следующие:

Материал толщиной 0,6 мм обрабатывают устройством, имеющим силу 250 Вт.
Заготовки толщиной 1 мм обрабатывают с силой в 600 Вт.

В зависимости от производительности

Чем мощнее источник лазерного станка, тем толще может быть лист материала. У лампового устройства мощностью 500 Вт есть два достоинства, которых нет у оборудования меньшей силы. Им можно разрезать латунь и алюминий, что нельзя осуществить оборудованием меньшей мощности из-за большой отражательной способности этого материала.

Если потребности в производстве и производственные задачи высокие, то вы свободно достигнете их, используя силу 250 или 500 Вт. Если предполагается нарезка металла, то понадобится 500 Вт мощности, а если нужен просто станок для резки деталей, то хватит и 100 Вт.

Станки для лазерной резки металла — современное решение, которое нацелено на будущее. Их главные отличия состоят в качестве и сбалансированности всех элементов вместе с современными разработками в области ПО.

Выбор мощность лазера для резки металла в зависимости от материала

Резка

Это одна из самых современных технологий, используемых не только на производстве, но и в небольших мастерских. Данный способ при правильном подборе вида оборудования подходит практически для всех металлов, позволяет делать обычную и художественную (фигурную) резку. Чтобы добиться хороших результатов, необходимо ориентироваться в технологиях и принципах работы этого оборудования.

Мощность лазера для раскроя металлических заготовок различной толщины

Резка лучом лазера термическая, дает возможность добиться точности, почти полностью исключающей необходимость в дальнейшей обработке. Чтобы повысить эффективность, применяются различные газы: кислород, углекислый газ, азот, водород, гелий, аргон. Выбор зависит от вида материала, толщины заготовки, планов по поводу последующей обработки. Если для раскроя требуется очень высокая температура, используется кислород. Для работы с цирконием или титаном подходит только аргон.

Любой лазерное оборудование состоит из:

механизма (системы), обеспечивающего подачу энергии;
тела, генерирующего луч (твердого, волоконного, в виде смеси газов);
зеркал (резонатора).

В твердотельное лазерное оборудование размещается диод и стерженек, изготовленный из рубина, неодима или граната. В волоконных лазерах элементом, генерирующим луч, (иногда и резонатором) служит оптическое волокно. В газовом оборудовании используются газы или их смеси. Мощность и сфера применения полностью зависят от вида оборудования:

твердотелые (для латуни, меди, алюминия и сплавов из него) – 1-6 кВт;

СО₂-лазеры (для любых тонких металлических заготовок) – 600-8000 кВт;
газодимамические – от 150 кВт.

Для резки металла мощность лазера 450-500 Вт (кроме цветных металлов, для которых требуется от 1 кВт). Наиболее эффективен этот способ при толщине заготовок, толщина которых не превышает 6 мм. При 20-40 мм лазерное оборудование применяется редко. Для металла большой толщины лазерная резка (от 40 мм) почти не встречается.

Зависимость мощности от толщины заготовки

Толщина заготовки (мм)

Сталь (легированная, углеродистая)

Для обработки легированной и углеродистой стали в качестве вспомогательного элемента используется кислород, для нержавеющей стали – азот с давлением до 20 атмосфер. Цветные металлы и алюминий отличаются высокой теплопроводностью и низким уровнем поглощения лазерного луча. Для раскроя этих материалов используется твердотелый лазер, работающий в режиме импульсов.

Важно! Для резки металла толщиной 1мм выбор мощности лазера зависит от вида материала. Для стали достаточно 100 Вт, для титана необходимо 600 Вт.

Лазерный диод для резки металла

Лазерный диод для резки металла – полупроводниковый лазер, сконструированный по принципу p-n гомоструктурного диода. Полупроводником служит пластина, верхний слой которой создает n-области (отрицательную), нижний — p-область (положительную). Переход p-n сравнительно большой и плоский. Торцы по бокам служат резонаторами. Фотон, который движется перпендикулярно, отражается от торцов несколько раз, только потом сможет выйти.

В процессе прохода вдоль торцов создаются новые фотоны, излучение усиливается, начинается генерация луча. В момент выхода он сильно расходится, поэтому собирается линзами. Лазерные диоды для резки металла с большой мощностью (10 микрометров) дополнительно излучают углекислый газ (CO₂).

Важно! Оборудование этого типа отличается повышенной производительностью, сравнительно низкой стоимостью

СО₂ лазер (углекислый) для раскроя металла

Углекислые лазеры обладают характеристиками, делающими их идеальными для раскроя в промышленности. Первое — длинные инфракрасные волны, идеальные для нагрева. Второе — высокая эффективность (от 30%). Использование углекислого газа делает срез более гладким (если сравнивать с оборудованием со стекловолокном). Расширяется сфера применения, инвестиции быстро окупаются.

Недостаток СО₂ лазер для резки металла – необходимость в оптических зеркалах, оснащенных сапфировыми элементами и золотом. Кроме того, этот вид оборудования требует высокого электрического разряда на этапе формирования луча. Для резки металла (нержавеющей стали, алюминия) толщиной 2 мм достаточно мощности 160 Вт, если применяется лазер этого типа. При повышении мощности до 200 Вт можно резать листы толщиной 3 мм.

Активная среда состоит из смеси углекислого газа, гелия, неона. В зависимости от того, какая для резки металла нужна мощность лазера, может добавляться ксенон или водород. Пропорции тоже меняются, исходя из требований к свойствам луча, но объем СО₂ не превышает 20%. На рынке доступно оборудование этого вида с мощностью 1 кВт, 3-5 кВт и 10 кВт.

Длина волны лазера для резки металла

На поглощение материалом лазерного луча существенно влияют качества волны: длина и спектр. Длина волны лазера для резки металла полностью зависит от вида материала. Если рассматривать волоконный лазер, то один его узел создает луч с волной 1 мкм (миллимикрон). Если требуется более длинный луч, используется сумматор, объединяющий лучи нескольких модулей. Показатели твердотелых моделей отличаются мало – длина волны так же 1 мкм. Эти виды лазеров являются идеальным вариантом для резки практически всех видов металлов (даже благородных). Для резки металла (нержавейки) 20 мм мощность волоконного лазера – от 2 кВт.

В углекислых лазерах длина волны достигает 10,6 мкм, что создает более высокую плотность на обрабатываемой поверхности. Этот вид оборудования применяется для раскроя стекла, древесины, стеклопластика, демонстрируя высокое качество резки даже при большой толщине.

При выборе оборудования мало изучить технические характеристики: тип излучателя, мощность, длину волны, точность и качество реза. Важно точно определить требования конкретного производства. Мощность лазера для резки металла (например, нержавейки) толщиной 3 мм не может быть ниже 500 Вт. В противном случае снизится производительность, материал будет перегреваться. На первый взгляд может подойти СО₂-лазер требуемой мощности. Но в данном случае необходимо учесть длину волны, которая не совсем подходит для металлических заготовок.

Совет! Чтобы не ошибиться, перед покупкой необходимо все точно рассчитать или посоветоваться с квалифицированным специалистом.

Как подобрать мощность лазера для резки фанеры в зависимости от ее толщины?

Лазерные технологии все активнее внедряются в производство и становятся доступными для домашнего использования. Популярное применение — обработка фанеры и дерева. При выборе такого оборудования важнейшим параметром становится мощность лазера для резки фанеры, и этот вопрос заслуживает особого внимания.

Какой лазер нужен для резки фанеры?

Лазерная резка работает по принципу выжигания материала направленным, концентрированным световым лучом повышенной мощности. Основные недостатки этого бесконтактного способа: ровные края, возможность получения сложных форм и заготовок разного размера, высокая точность раскроя, простота управления. Среди недостатков выделяется затемнение рабочего участка и высокая цена оборудования. На фото показана одна из моделей станка.

По функциональной способности различаются такие станки:

Резательно-гравировальный станок. Он имеет небольшую мощность и предназначен для разрезания фанеры небольшой толщины и осуществления гравировки.
Промышленный (профессиональный) лазерный станок. Он способен резать листы больших размеров любой толщины. Имеет рабочий стол увеличенного размера, усиленный корпус, большие размеры и повышенную мощность. Соответственно, выше и стоимость станка.
Малогабаритные настольные лазерные резаки . Они могут использоваться в домашних условиях, имеют стол шириной не более 1 м, меньшую мощность и доступную цену.
Универсальные фрезерные станки. Они способны не только резать материал, но и осуществлять фрезерные работы.

По типу управления выделяются такие варианты:

Станки с ручным управлением. Это стандартное оборудование с электроприводом, управление которым осуществляется рабочим вручную.
Станки с ЧПУ. Они имеют программное обеспечение, а управление осуществляется через компьютер. Достаточно ввести необходимую программу, и станок в автоматическом режиме обеспечит раскрой листа или гравировку точно по заданию.

Основные параметры, которые следует учитывать при выборе станка:

Размеры рабочего стола. Они определяют габариты обрабатываемых фанерных листов. Для бытовых целей минимальное рабочее поле составляет 30 × 40 см, а для коммерческих целей следует выбирать не менее 60 × 90 см.
Выходная мощность. От нее зависит глубина проникновения луча, а значит, и толщина разрезаемого листа. Для фанеры толщиной 1 мм нужно не менее 40 Вт.
Ход рабочего стола. Важна высота его опускания для установки дополнительных приспособлений. Она рекомендуется не менее 15–20 см.
Мощность лазерной трубки. От нее зависит скорость резки листа. Для производительного станка желательно иметь порядка 8–100 Вт.

Помимо указанных параметров следует принимать в расчет точность реза (отклонение), габариты и вес станка.

Лазерная головка для резки фанеры

Лазерная головка станка — это устройство, включающее сам источник лазерного излучения и оптическую систему для фокусировки луча. Выделяются такие ее разновидности:

Газовый или СО₂. Он работает на газовых смесях. Световой поток усиливается в результате вибрации при переходах в молекулах углекислого газа при прохождении света. Длина волны составляет 10,6 мкм. Головка с СО2-лазером наиболее часто используется в заводских станках для резки.
Волоконный . В нем активная среда и резонатор составлены из оптических волокон. Такие лазеры обладают повышенной мощностью при небольших габаритах. Используются они для разрезания тугоплавких материалов и для фанеры экономически нецелесообразны, а потому используются редко.
Твердотельный или полупроводниковый. В качестве активной среды применяется специальный полупроводниковый материал, находящийся в твердом состоянии. Лазеры имеют высокую цену и для резки дерева или фанерных листов не используются. Они устанавливаются в универсальных станках, способных обрабатывать металлы.
Диодный. Это полупроводниковый лазер, основанный на светодиоде. Лазерный луч формируется за счет инверсии в зоне p-n перехода при прохождении света. Такое устройство широко используется в различных электронных системах. Мощность у них невелика, но вполне достаточна для резки фанеры. Используется такой источник чаще всего в самодельных станках.

Таким образом, для резки фанеры оптимальным вариантом признаются головки на базе СО₂-лазера. В самодельных головках применяются светодиоды от различных устройств (принтеры, плейеры, лазерные указки и т. п.).

Лазерный модуль для резки фанеры

Основным узлом станка для резки фанеры является лазерный модуль, включающий источник излучения, оптические элементы, блок питания, систему регулировки, управления и охлаждения. Модули различаются по типу лазерной головки. Кроме того, они классифицируются по виду излучения: коллимированные и сфокусированные. В последнем случае луч собирается в точку. В коллимированном исполнении можно получить линию, решетку, окружность. Для резки и гравировки более подходит сфокусированный вариант.

Модули различаются по длине волны. Она может варьироваться в широком диапазоне — от ультрафиолетовой до инфракрасной зоны. В устройствах важно обеспечить стабильность этого параметра. Для этого качественные аппараты имеют систему термостабилизации излучателя. Для подстройки в небольших пределах применяются специальные механизмы.

Мощность лазера для резки фанеры

Резка материала осуществляется за счет значительного разогрева при воздействии сконцентрированного светового луча. Температура должна быть достаточной для сгорания волокон. Она же в свою очередь зависит от энергии, которой обладает световой поток. Энергия, выделяемая источником за единицу времени, называется мощностью излучателя.

Мощность лазера считается его важнейшей характеристикой. От нее зависят его функциональные способности. Только при определенном значении волокна начинают выгорать. При этом с повышением увеличивается и глубина резки. Так, при небольшом ее значении обеспечивается только поверхностная обработка — гравировка. Для разрезания материала необходимо, чтобы температуры хватило для выжигания волокон на всю толщину листа.

Мощность зависит, прежде всего, от его типа, т. е. активной среды, накачки и наличия резонатора. Выходная мощность зависит еще и от оптической системы. Повышенная мощность обеспечивается волоконным и твердотельным лазером, но у них высока стоимость. Для фанеры вполне подходит менее мощный, но более дешевый СО₂-лазер.

Какая мощность лазера нужна для резки фанеры?

В готовых станках чаще всего применяются СО₂-лазеры. Для резки минимальная мощность составляет 20–25 Вт. Выбор станка производится с учетом толщины фанерного листа. Для СО₂-лазера рекомендуются такие правила выбора:

лист толщиной до 6 мм — 50 Вт;
лист толщиной до 8 мм — 60 Вт;
лист толщиной до 10 мм — 80 Вт.

При гравировке используются СО₂-лазеры мощностью 20–50 Вт.

В зависимости от назначения станки имеют индивидуальные пределы регулировки мощности. Настольные, бытовые аппараты выпускаются до 80 Вт. В профессиональных станках она может достигать 200–250 Вт.

Естественно, возникает вопрос о возможности использования диодных лазеров от бытовых приборов, которые имеют значительно меньшие значения мощности излучения. В принципе возможно применение для резки лазеров такого типа на 2–15 Вт. Мощность указывается на корпусе модели и в инструкции.

Лазер 2,1 Вт

Диодный лазер (2,1 Вт) способен разрезать картон и фанеру толщиной до 1–1,2 мм. Обычно его используют для гравировки, но и для резки он пригоден. Наибольший эффект достигается при работе с бумагой и картоном, которые не обугливаются после воздействия луча.

На фото показан готовый лазерный модуль такой мощности — Endurance 2,1. Он обеспечивает гравировку на дереве и фанере со скоростью до 20 мм/с. Может резать лист толщиной 1–2 мм в 5–30 заходов.

Лазер 3,5 Вт

Диодный лазер мощностью 3,5 Вт может резать фанеру толщиной 2–3 мм. При резке многослойной фанеры такой толщины потребуется 20–25 заходов. Программа CNCC LaserAxe может обеспечить скорость порядка 50–150 мм/мин. На фото показана шкатулка, изготовленная на станке с лазером мощностью 3,5 Вт.

Лазер с короткофокусной линзой 5,6 Вт

Лазер мощностью 5,6 Вт гораздо быстрее справляется с резкой фанеры. Он способен раскраивать листы толщиной 3–5 мм. Станок Endurance 5,6 может работать в таком режиме:

фанера толщиной 3 мм — до 4 заходов на скорости до 250 мм/мин;
при толщине 4 мм — 8 заходов на скорости до 200 мм/мин;
при толщине 5 мм — 9–10 заходов на скорости до 100 мм/мин.

При установке такого лазера рекомендуется использовать короткофокусную линзу G-2.

Ультрамощный 8 Вт

Возможности по резке фанеры значительно расширяются при использовании устройства мощностью 8 Вт. На таком станке можно разрезать листы толщиной 4 мм (при установке линзы G-2) в один заход. Чтобы раскроить фанеру толщиной 6–8 мм потребуется до 5 проходов, а толщиной 10 мм — до 10 проходов. При этом обеспечивается вполне подходящая скорость.

Лазер для резки 10 Вт

Модуль мощностью 10 Вт пригоден для разрезания фанеры до 10 мм. При этом листы толщиной 6–7 мм режутся в 1–2 захода. Листы толщиной 9–10 мм требует 3–5 проходов. Наибольшей популярностью пользуются устройства производства КНР, обеспечивающих длину волны 445–450 нм. Диаметр фокусируемого пятна изменяется от 0,1 до 10 мм. Высокой надежностью отличается лазерный модуль РРМ-010С компании MH GoPower для передачи мощности по оптоволокну.

Лазер 15 Вт

Станок с диодным лазером мощностью 15 Вт приближается к оптимальному режиму резки. Он обеспечивает раскраивание листов толщиной до 10 мм в один заход, а до 12–15 мм — в 3–5 заходов. Из КНР поставляется достаточно надежная модель 570073. Длина волны — 450 нм. Фокусное расстояние —18 мм.

Нюансы лазерной резки фанеры

Лазерная резка имеет ряд особенностей:

При резке обеспечивается минимальная толщина прореза, что позволяет оптимально кроить лист с максимальной точностью.
В зоне работ лучом появляется затемнение на фанере. С ростом мощности его интенсивность увеличивается. Небольшая обработка шлифовальной шкуркой устраняет дефект.
При работе не требуется прикладывать никаких физических усилий. Процесс обеспечивается бесконтактно, что устраняет риск деформации тонких листов.
На качество конечного результата влияет структура фанеры. Необходимо учитывать многослойность и наличие древесной смолы.
При длительной работе рабочее место обязательно оборудуется вытяжной вентиляцией.
Во время работы не образуется стружка и опилки.
Перед началом работы с поверхности заготовки необходимо убрать пыль.
Не рекомендуется использовать лазер при резке фанеры с лаковым покрытием.

При использовании лазерных модулей следует прислушаться к таким рекомендациям. Для гравировки вполне подходит лазер 2,1 Вт. Листы толщиной до 2 мм можно резать устройством 3,5 Вт, толщиной до 3 мм — 5,6 Вт, толщиной до 5 мм — 8 Вт. При необходимости раскраивать листы толщиной до 10–12 мм следует применять модули 10–15 Вт.

Лазеры для резки фанеры значительно облегчают труд и повышают точность раскроя. С помощью таких станков можно вырезать детали любой сложной формы. Важнейший критерий выбора оборудования — мощность излучения. Она определяет возможности станка, его производительность, толщину листов. С ее ростом повышается и стоимость устройства, а значит, требуется оптимальный подход к выбору с учетом назначения и конкретных условий.

Читайте также: