г.Нижний Новгород ул.Вторчермета д.1С
Пн-Пт с 8:00 до 17:00
Пн-Пт с 8:00 до 17:00
Главная / О компании / Статьи и информация / Настройки мощности лазера в зависимости от свойств материала

Настройки мощности лазера в зависимости от свойств материала

Лазерная резка металла — современная технология, которая используется на крупных промышленных производствах и в небольших мастерских. При правильном подборе оборудования метод подходит практически для всех видов металла. С помощью лазера можно выполнять как обычную, так и фигурную (художественную) резку. Если ориентироваться в нюансах технологии и принципах работы аппаратов, можно добиться отличных результатов.

Мощность лазера для выкраивания заготовок из металлических листов различной толщины

Лазерная резка — термическая процедура, позволяет достичь высокой точности линий. Необходимость в дальнейшей обработке заготовок практически полностью исключена.

Для повышения эффективности процесса применяются различные газообразные вещества: гелий, углекислый газ, кислород, водород, азот, аргон. Выбор газа зависит от вида металла, толщины заготовки и планов по поводу последующей обработки. Если для раскроя детали нужна очень высокая температура, то подходит кислород. Для работы с титаном или цирконием используется исключительно аргон.

Лазерное оборудование любого вида состоит из трех основных систем:

  • механизма, отвечающего за подачу энергии;
  • тела, генерирующего луч (волоконного, твердого или в виде смеси газов);
  • резонатора (зеркал).

В твердотельном лазерном оборудовании находится стерженек (из неодима, рубина или граната) и диод. В волоконных приборах роль элемента, генерирующего луч, (и иногда резонатора) исполняет оптическое волокно. В газовой установке применяются газы либо их смеси.

Мощность и область применения полностью зависят от вида аппаратов:

  • твердотелые — 1–6 кВт, используются для меди, латуни, алюминия и сплавов, в состав которых он входит;
  • газовые — не более 20 кВт;
  • СО2-лазеры — 600–8000 кВт, применяются для любых тонких заготовок из листового металлопроката;
  • газодимамические — 150 кВт и выше.

Для резки различных металлов мощность лазера устанавливается в диапазоне 450–500 Вт. Исключение составляют цветные металлы, для которых требуется 1 кВт и более. Способ показал наивысшую эффективность при изготовлении заготовок, толщина которых не превышает 6 мм. Для резки листов металлопроката толщиной 20–40 мм лазер применяется редко. Для металла толщиной свыше 40 мм лазерная резка почти не используется.

Взаимосвязь толщины заготовки и мощности

Вид металла

Толщина заготовки (мм)

Мощность (Вт)

Сталь (легированная, углеродистая)

1

100

0,5

250

1,2

400

2,2

850

До 40

5000

Сталь нержавеющая

1

100

0,5

250

1,3

400

2,5

400

3,2

400

9

850

до 25

5000

Латунь

12

5000

Сплавы алюминия

12

5000

Медь

5

5000

Титан

0,5

850

0,6

250

1

600

Технология обработки углеродистой и легированной стали предусматривает использование кислорода в качестве вспомогательного элемента. При работе с нержавеющей сталью применяется азот, давление которого достигает 20 атмосфер. Алюминий и цветные металлы характеризуются низким уровнем поглощения лазерного луча и повышенной теплопроводностью. Их раскрой осуществляется твердотелым лазером, работающим в импульсном режиме.

Важно! Для резки металлических листов толщиной 1 мм мощность лазера выбирается в зависимости от вида материала. Для стального проката достаточно 100 Вт, для титановой пластины требуется 600 Вт.

Лазерный диод для резки заготовок из металла

Лазерный диод для резки металлических листов представляет собой полупроводниковый лазер, созданный по технологии гомоструктурного диода p-n. В качестве полупроводника используется пластина. Ее верхний слой создает отрицательную n-область, а нижний — положительную p-область. Переход p-n относительно большой и плоский. Торцы выполняют функцию резонаторов. Фотон, который перемещается перпендикулярно, несколько раз отражается от торцов и только потом получает возможность выйти.

Процесс прохода вдоль торцов сопровождается созданием новых фотонов, за счет чего усиливается излучение и начинается генерация луча. В момент выхода лазер сильно расходится, поэтому его собирают линзы. Лазерные диоды для резки металлических листов с повышенной мощностью (10 микрометров) дополнительно воспроизводят углекислый газ (CO2).

Оборудование данного типа отличается высокой производительностью. Еще одно преимущество — сравнительно низкая стоимость.

Углекислый лазер СО2 для раскроя металлопроката

Углекислые лазерные установки обладают оптимальными характеристиками, благодаря которым считаются идеальным выбором для раскроя металла в промышленных масштабах. Во-первых, длинные инфракрасные волны — лучший вариант для нагрева. Во-вторых, аппарат отличается высокой эффективностью (30 % и выше). В-третьих, применение углекислого газа позволяет выполнять более гладкие срезы (если сравнивать с оборудованием со стекловолокном). За счет широкой сферы применения, инвестиции в такие приборы быстро окупаются.

Недостаток углекислого лазера для резки металла — потребность в оптических зеркалах, оснащенных золотом и сапфировыми элементами. Кроме того, этот вид аппаратов нуждается в высоком электрическом разряде на этапе формирования лазерного луча. Для резки металлических пластин (алюминия, нержавеющей стали) толщиной 2 мм хватает мощности 160 Вт (для лазера этого типа). При повышении мощности до 200 Вт прибор справится с листами толщиной 3 мм.

В состав активной среды входит смесь гелия, углекислого газа, неона. В зависимости от мощности лазера, необходимой для резки конкретного металла, может добавляться водород или ксенон. Пропорции газообразных веществ, которые входят в состав смеси, тоже меняются, исходя из требований к свойствам лазерного луча. Однако объем СО2 всегда не превышает 20 %. В продаже есть оборудование этого типа мощностью 10 кВт, 1 кВт и 3–5 кВт.

Длина волны лазера для резки заготовок из металла

Интенсивность поглощения материалом лазерного луча во многом зависит от качеств волны: длины и спектра. Длина лазерной волны для резки заготовок из металла полностью зависит от характеристик материала. Если взять волоконный лазер, то один его узел способен генерировать луч с волной 1 миллимикрон. Если нужен более длинный лазерный луч, то применяется сумматор. Прибор объединяет лучи, которые создает несколько модулей.

Характеристики твердотелых аппаратов мало отличаются — длина волны так же достигает 1 миллимикрон. Эти виды лазеров считаются наилучшим решением для резки практически любых видов металлов (в том числе драгоценных). Для работы с нержавейкой толщиной 20 мм волоконный лазер должен выдавать мощность от 2 кВт.

Углекислые лазеры генерируют волну длиной до 10,6 мкм, что обеспечивает повышенную плотность на обрабатываемой поверхности. Оборудование этого типа применяется для раскроя древесины, стекла, стеклопластика. Его ключевая характеристика — высокое качество резки даже при значительной толщине материала.

Выбор оборудования основывается не только на технических характеристиках: мощности, типе излучателя, длине волны, качестве и точности реза. Важно грамотно определить требования, установленные для конкретного производства. Мощность лазерного излучателя для резки металла (например, нержавеющей стали) толщиной 3 мм должна быть не менее 500 Вт. При несоблюдении ключевых требований снижается производительность, материал перегревается. На первый взгляд кажется, что для решения задачи подойдет лазер СО2 требуемой мощности. Но в данной ситуации нужно принять во внимание длину волны, которая мало подходит для заготовок из металлического проката.

Не нашли нужную услугу?
Оставьте заявку и мы свяжемся с вами в течение 5 минут!