Благодаря высокой эффективности технологии и качеству конечного продукта, лазерная резка с каждым днем все больше вытесняет традиционный раскрой металла в машиностроительной и приборостроительной отраслях. Наибольшей популярностью в промышленности пользуются газовые лазеры, где одним из основных компонентов выступает газ особой чистоты, состав которого подбирают в зависимости от типа установки и характеристик обрабатываемой заготовки.

 

Технология обработки металлов газовым лазером

В основе технологии лежит генерация большого количества энергии и ее фокусировка посредством линз и зеркал в области заготовки, благодаря чему осуществляется локальный нагрев металлической поверхности. Так как диаметр луча очень мал, разрез получается максимально точным и тонким, поэтому в большинстве случаев дополнительная чистовая обработка не требуется. Подробнее об особенностях технологии такой резки можно прочитать здесь.

 

Для производства луча применяют специальное устройство – резонатор, который представляет собой трубку с внутренней газовой средой и двумя электродами (катодом и анодом). При подаче высоковольтного напряжения электроны на пути движения от катода к аноду соударяются с атомами газа, переводят их в возбужденное состояние и, таким образом, накачивают энергией активную среду лазера. Для генерации луча в большинстве установок применяется смесь газов особой чистоты, которая состоит из гелия, азота и диоксида углерода в разных пропорциях. Иногда в качестве добавок могут дополнительно использовать кислород, водород, ксенон и другие компоненты.

 

лазерная резка с помощью газа осч

Процесс резки

 

Видео (EN с субтитрами):

 

Почему в лазерных комплексах должен применяться газ особой чистоты

Чистота газа считается определяющим параметром при изготовлении подобных смесей. Наличие даже небольших посторонних примесей существенным образом влияет на мощность луча, его устойчивость, а также приводит к необходимости частого технического обслуживания оптической системы комплекса. Как правило, газ ОСЧ должен иметь объемную долю не меньше 99,999%, хотя для отдельных технологических случаев критерии могут быть еще более жесткими.

 

Особую опасность представляют примеси углеводородов и пары воды. Они могут конденсироваться на стенках газопроводов или засорять систему линз и зеркал, по которой перемещается луч. Поэтому объемная доля водяных паров в газовой среде не должна превышать 0,0005%.

 

Не менее важным является состояние системы трубопроводов, фильтров, клапанов и других узлов, по которым осуществляется циркуляция газа в установке. Какой бы качественной и дорогой ни была смесь, ее КПД будет не слишком высоким, если своевременно не выполнять планово-профилактические мероприятия по оборудованию.

 

Баллоны с особо чистым газом (ОСЧ)

поставляются в той же форме, что и обычно — в баллонах

Список марок газов для лазеров

В разных типах комплексов способ подачи газа может отличаться. Для одних установок все компоненты подают из отдельных баллонов, а смешивание происходит непосредственно в резонаторе. Для другого оборудования применяют уже готовую смесь He+N2+CO2 с возможным добавлением некоторых примесей.

 

Каждый газовый компонент, будь то азот, кислород, гелий или углекислота, имеет несколько марок или сортов, которые определяются составом и чистотой. В нашем случае обычно применяется следующая продукция:

  • Азот газообразный ВЧ марка 5,5 и выше: 99,9995 (водяные пары 0,00015%);
  • Азот жидкий ОСЧ сорт 1: 99,999% (0,0003%);
  • Гелий газообразный ВЧ марка 5,0 и выше: 99,999 (0,0005%);
  • Диоксид углерода ВЧ: 99,99% (0,0005%);
  • Кислород газообразный ОСЧ: 99,999% (0,0005%).

 

Приобретая соответствующий продукт, важно удостовериться в наличии сертификата, подтверждающего его особые свойства и отсутствие примесей. Например, с параметрами качественного азота ОСЧ можно ознакомиться здесь. В случае непрерывного производства желательно сотрудничать с проверенными поставщиками, чтобы свести к минимуму количество внеплановых остановок оборудования и быть уверенным, что поставленная продукция будет соответствовать государственным нормам и не приведет к нарушению технологии обработки металла.