Раскрой материала под воздействием лазера используется на многих производственных линиях. Благодаря сверхвысокой концентрации энергии лазерная резка позволяет обрабатывать любые металлы вне зависимости от их теплофизических характеристик. К другим преимущества подобной технологии по сравнению с альтернативными способами раскроя можно отнести:

  • узкий рез при минимальной зоне термического воздействия;
  • отсутствие механического влияния на обрабатываемый материал;
  • высокая производительность процесса;
  • отличное качество поверхности реза.

 

Лазер может использоваться не только для раскроя, но и для сварки металлов. Благодаря регулировке мощности светового потока можно сваривать однородные и разнородные материалы в разных диапазонах толщин – от нескольких микрон до десятков миллиметров. Высокая концентрация энергии позволяет выполнять работу со скоростью, существенно превышающую скорость работы обычной дуговой сварки. Кстати, об электродуговой технологии можно прочитать в статье: дуговая сварка в защитной среде – развитие и эволюция процесса.

 

Сегодня на рынке представлены комплексы лазерной резки на основе волоконных, твердотельных (диодных) и газовых лазеров. Несмотря на то что газолазерная резка требует постоянной закупки газа, именно такое оборудование используется чаще всего в современной металлообработке ввиду значительно меньшей закупочной стоимости по сравнению с волоконными и твердотельными комплексами.

 

Волоконные лазеры при резке металлов

Так выглядит устройство волоконного лазера для резки металлов

 

Какие требования лазерная резка предъявляет к чистоте технических газов

Грамотный подбор и правильная эксплуатация техгазов являются основополагающими факторами, оказывающими непосредственное влияние на рабочий ресурс оборудования, его производительность, а также безопасность работы персонала. Чтобы резка осуществлялась с максимальной эффективностью, необходимо знать, каким должен быть газ для производства луча и организации рабочего процесса.

 

Важнейшим параметром газа для лазерных комплексов является его чистота. Производители подобного оборудования утверждают, что превышение допустимого значения примесей существенно снижают производительность станка и пагубно воздействуют на внутреннюю оптику.

 

В связи с этим, требование к минимальной чистоте лазерных газов обычно устанавливается на отметке 99,996% (для кислорода – 99,95%, для аргона – 99,998%). При этом доля воды не должна превышать 5 ppm, а углеводородов – 1 ppm.

 

Чистота лазерных газов для резки

Газы для лазерной резки должны быть очень чистыми

 

Газовые смеси для генерации луча

Для резонаторов, в которых осуществляется генерация луча, обычно применяют смеси, состоящие из гелия, азота и двуокиси углерода.

  • Гелий (He) обладает высокой теплопроводностью, что позволяет быстро отводить тепло от генерируемого электрического разряда.
  • Азот (N) очень просто возбуждается под воздействие электроразряда, создавая колебательную энергию, которая легко передается к молекулам углекислоты, возбуждая их до верхнего лазерного уровня.
  • Двуокись углерода (CO2) является основным компонентом, активно генерирующим инфракрасное излучение. По сути, для генерации луча можно использовать только CO2, однако для увеличения мощности излучения в смесь добавляют гелий и азот.

 

Точная пропорция смеси зависит от вида лазера и его производителя. Иногда для достижения определенных параметров луча в состав добавляют другие компоненты, например кислород или водород. Кстати, информацию о технических газах Вы можете найти в этом разделе блога.

 

Для достижения максимально возможной мощности и надежной работы лазера особое внимание следует уделить передаче газа из баллона в резонатор, которая должна осуществляться без потери чистоты применяемой смеси. Для таких целей рекомендуется использовать двухступенчатые редукторы с системой продува, которая предотвращает попадание цеховой атмосферы в резонатор во время замены баллона.

 

Вот так выглядит лазерная резка:

 

Рабочая среда для раскроя металла

Выбор рабочего газа во многом зависит от материала, который подлежит резке. Обработку углеродистой низколегированной стали, как правило, выполняют в кислородной среде. Кислород, поданный под давлением в зону воздействия луча, возбуждает мощную экзотермическую реакцию, благодаря чему можно резать относительно толстые листы металла.

 

Резка нержавеющей и высоколегированной стали не допускает даже незначительное окисление срезов. В этом случае применяется инертный азот с допустимой чистотой от 99,5%. Поскольку инертные газы не способствуют возникновению экзотермических реакций, мощность лазера должна быть высокой, а сам азот подается под давлением свыше 30 бар.

 

Еще одно применение азота – продувка канала прохождения луча, которая осуществляется с целью предотвращения загрязнения магистрали цеховой атмосферой. Не стоит забывать, что подобное оборудование отличается высокой технологичностью и точностью. В частности, лазерная головка, через которую световой поток вырывается наружу, имеет в своем составе линзу. Ее загрязнение неизбежно приводит к потере производительности станка и некачественному резу. В итоге лазер превращается из высокотехнологичного устройства в некий аналог обычного газового резака. Кстати, о резаках можно прочитать в статье: газовый резак: виды, назначение и особенности эксплуатации.

 

Экономический аспект

Затраты на закупку газов неправильно оценивать исключительно как элемент поддержки работоспособности оборудования. В этом случае более правильной является оценка влияния применяемого газа на себестоимость изделия. Совершая резку металла с использованием обычных технических газов без соблюдения критерия чистоты, уменьшается эффективность процесса, повышается расход самого газа и, самое главное, увеличивается время простоя станка в результате внеплановых ремонтов. В то же время, применение «чистых» смесей повышает производительность оборудования, снижает вероятность поломок и, соответственно, уменьшает себестоимость конечного изделия.

 

Купить качественный газ необходимой чистоты для лазерных комплексов можно в компании «Промтехгаз» — опытного поставщика газосварочной продукции.