Выбор мощность лазера для резки металла в зависимости от материала

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;

• газовые – до 20 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

Топ-3 модели премиум-класса

Raycus 750Вт SEKIRUS P2602M-1309

Эффективный станок, предназначенный для крупного производства. Мощность лазерного луча составляет 750 Вт, что позволит обработать любой материал за небольшой промежуток времени. Для охлаждения используется дистиллированная вода. Направляющая рельса изготовлена компанией Taiwan HIWIN, что обеспечивает удобную работу на протяжении всего периода эксплуатации.

Продается по цене: от 3 388 000 рублей.

станок для лазерной резки Raycus 750Вт SEKIRUS P2602M-1309

Достоинства:

• Разрезает нержавеющую сталь, латунь, медь и титан;
• Мощность;
• 3 года гарантии;
• Эффективное охлаждение;
• Высокий срок службы.

Недостатки:

• Не выявлено.

LTT Z2513QH

Бюджетный вариант, который предназначен для неглубокого гравирования неметаллических материалов. Рабочее пространство – 2500х1300 мм, что является подходящим решением и подойдет для многих элементов. Благодаря этому станку можно разрезать сталь, толщиной до 1 мм. Мощность излучателя составляет 180 Вт, при этом присутствует регулировка.

Продается по цене: от 1 000 000 рублей.

станок для лазерной резки LTT Z2513QH

Достоинства:

• Долговечность;
• Высокая производительность;
• Чиллер 5000 в подарок;
• Большое поле обработки;
• Автоматическое отслеживание высоты.

Недостатки:

• Не выявлено.

Rabbit Flat Bed 1525

Профессиональное многофункциональное устройство, которое необходимо для проведения точной резки различных материалов. Мощность лазерной трубки составляет 130 Вт, при этом срок ее службы – 10000 часов. Мощность регулируется при помощи специальной программы. Скорость гравировки – 400 мм в сек, резки – 200 мм в сек. Точность позиционирования – 0.015 мм.

Продается по цене: от 1 005 000 рублей.

станок для лазерной резки Rabbit Flat Bed 1525

Достоинства:

• Хорошая мощность;
• Эффективность;
• Качественное охлаждение;
• Понятное ПО;
• Простое обслуживание;
• Присутствует USB;
• Объем памяти 128 Мб;
• Потребляемая мощность – 1600 Вт.

Недостатки:

• Не выявлено.

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

Что такое линза. Зачем она нужна?

Линза нужна для того, чтобы фокусировать луч, который генерирует лазерная трубка, на материал, который вы собираетесь резать. У разных линз разное фокусное расстояние, глубина фокуса (максимальная толщина разрезаемого материала), диаметр фокусного пятна (толщина реза). Различают короткофокусные (до 38мм), среднефокусные (до 50мм), длиннофокусные (100мм и более) линзы. Так, у длиннофокусных линз фокусное расстояние (что ясно из их названия) больше, чем у среднефокусных и короткофокусных. Из этого следует, что длиннофокусные линзы способы более качественно резать толстый материал, нежели линзы у которых глубина фокуса (расстояние на котором сфокусированные лазерный луч имеет минимальную «толщину» и максимальную энергию, на рисунке ниже обозначено как 2z) меньше.

• D — диаметр лазерного луча
• f — фокусное расстояние (от середины линзы до середины материала)
• 2z — глубина фокуса
• d — диаметр фокусного пятна (глубина реза)

Применимость линз разного фокуса

Короткофокусные линзы отлично годятся для качественной гравировки детализированных изображений, печатей, резки неплотных материалов до 6мм толщиной (eva foam, фанера, оргстекло).

Среднефокусные линзы — золотая середина. Позволяют достаточно качественно наносить гравировку и резать материалы плотностью схожие с плотностью дерева толщиной до 8мм.

Длиннофокусные линзы нужны для резки толстых материалов (акрила до 2,5см, дерева до 2см)

Линзы изготавливают из разных материалов. Самые популярные:

1. Селенид цинка (наиболее распространены)
2. Арсенид галия (менее распространены, используются в станках с мощностью более 130Вт)

Информация о линзах взята и переработана мной с сайта stankoforum.net

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.

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.

Краткий обзор граверов европейского, китайского и российского производства

Европейские лазерные гравировальные станки

Оборудование европейского производства – это золотой стандарт в мире лазерной техники. Эти граверы изготавливают из высококачественных комплектующих и оснащают самыми лучшими и долговечными излучателями. Срок эксплуатации станков может достигать 100 000 часов. Граверы имеют обширные функциональные возможности и высокую производительность, что позволяет выполнять разнообразные производственные задачи и быстро обрабатывать крупные партии изделий. Производители станков выпускают большой ассортимент дополнительного оборудования и предоставляют качественное сервисное обслуживание. Единственный недостаток европейских станков – высокая стоимость по сравнению с граверами, произведенными в других странах.

Обзор волоконных лазеров IPG Photonics (США)

IPG Photonics Corporation – один из ведущих производителей волоконных лазерных источников и комплектующих к ним. Примерно 80% продаж волоконных источников в мире приходится на долю этой компании. Заводы корпорации работают в США, Германии и России. Международная корпорация была основана в 1990 году российским физиком Валентином Гапонцевым, который возглавляет компанию и в настоящее время.

Все ключевые компоненты лазерного оборудования компания IPG Photonics Corporation производит самостоятельно. Компания проводит многочисленные научные исследования и создает инновационные разработки, которые внедряет в производство новых моделей оборудования и модернизацию уже существующих.

Лазерные излучатели IPG считаются одними из лучших в мире! Они обладают множеством преимуществ:

• срок эксплуатации превышает 100 000 часов;
• запатентованная технология боковой накачки диодов;
• превосходное качество луча без потерь на рассеивание;
• уникальный метод легирования волокна;
• стабильность потока;
• компактные размеры;
• расширенный функционал управления.

Недостаток у волоконных излучателей IPG только один – высокая стоимость.

Китайские станки лазерной гравировки

Среди китайских компаний есть как порядочные (фабричный Китай), так и недобросовестные производители, которые поставляют низкокачественную продукцию. Последние рассчитывают на плохую осведомленность и неопытность покупателей, предлагая им свои товары под названиями, очень похожими на всемирно известные бренды. Единственным преимуществом их оборудования является низкая стоимость, однако, покупка такого станка – это выброс денег на ветер. Оборудование может оказаться бракованным или быстро выйти из строя.

Порядочные китайские компании (фабричный Китай) изготавливают станки по европейским стандартам, используют комплектующие европейского и китайского производства, разрабатывают собственные технологии. Некоторые китайские производители заслужили солидную репутацию, например, компания Raycus, JPT.

Обзор волоконных лазерных источников Raycus (Китай)

Компания Raycus Fiber Laser Technologies Co, основанная в Китае в 2007 году, является первой компанией в своей стране, освоившей производство волоконных лазеров. В 2010 году излучатели Raycus были признаны достоянием китайской нации.

Все компоненты оборудования Raycus изготавливает на собственных производственных мощностях. Благодаря этому достигнуты стабильно высокий уровень качества комплектующих и качества сборки, высокая надежность оборудования. Важным преимуществом продукции является доступная цена.

Компания ведет исследовательскую деятельность и внедряет свои разработки в производство. В 2013 году Raycus представила излучатель мощностью 10 000 Вт.

Продукцию Raycus называют аналогом IPG Photonics, так как два последних поколения лазеров ее производства во многом идентичны продукции американской компании.

Преимущества волоконных лазеров Raycus:

• прекрасное качество лазерного луча;
• высокая производительность;
• многофункциональность, большое количество настроек;
• невысокая стоимость оборудования и гибкая ценовая политика компании.

Российские лазерные граверы

Отечественных производителей лазерного гравировального оборудования можно объединить в две категории:

1. Компании, которые собирают станки из китайских запчастей и добавляют к ним несколько компонентов российского производства.
2. Производители, которые самостоятельно изготавливают станки на собственных производственных мощностях, разрабатывают собственные технологии. Преимуществами их продукции являются: доступная стоимость, стабильный рост качества. К недостаткам относятся ограниченные функциональные возможности и небольшой выбор дополнительного оборудования.

Сравнительная таблица китайских лазеров с европейскими

Выбирая станок для гравировки, следует учитывать не только его стоимость, но и надежность, а также производственные задачи, которые предполагается на нем выполнять.

Надежные граверы от проверенных производителей стоят дороже, но зато не выходят из строя и позволяют выполнять полный спектр производственных операций.