Какая нужна мощность лазера для резки металла

Выбор мощность лазера для резки металла в зависимости от материала

Оборудование с углекислым газом

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.

Резка металла лазером

  1. Мощность лазера для раскроя металлических заготовок различной толщины
  2. Лазерный диод для резки металла
  3. СО2 лазер (углекислый) для раскроя металла
  4. Длина волны лазера для резки металла

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;

Устройство твердотелого лазера

  • газовые – до 20 кВт;

Устройство лазера с газом

  • 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

СО2 лазер

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.

Лазер волоконный

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.

Источник

Лазерный станок какой мощности нужен для моих целей?

Самым важным критерием при выборе мощности лазерного станка является вопрос, для чего вы будете использовать его чаще всего. Если лазерное оборудование используется главным образом для гравировки, то лазерный станок с мощностью от 25 до 80 ватт обеспечит хорошие результаты. Для лазерной резки или работ с очень высокой скоростью рекомендуем лазерный станок мощностью более 80 ватт.

В этой статье мы постараемся как можно лучше объяснить тему «Оптимальная мощность лазерного станка». В целом, для определения оптимальной для вас мощности лазерного оборудования рекомендуем воспользоваться индивидуальной консультацией.

На что влияет мощность лазерного станка в практическом плане?

Максимальная мощность вашего лазерного станка влияет как на качество ваших изделий, так и на время работы. Разницу между двумя уровнями мощности лучше всего показать на примерах. Итак, мы выгравировали алюминиевую табличку данных и вырезали логотип Trotec из акрила.

Пример 1: Резка акрила — сравнение лазерных станков на 80 и 120 ватт

При 120 ваттах резка занимает 29 секунд, при 80 ваттах за это время выполнено только 65% работы. При мощности более 120 ватт можно сэкономить еще больше времени при том же качестве.

Мощность лазерного станка: 80 Вт
Результат: 65% обработано
Время на каждое изделие: 29 сек

Мощность лазерного станка: 120 Вт
Результат: 100% обработано
Время на каждое изделие: 29 сек

Больше мощности лазера на акриле

Обработка акрила лазером большей мощности

Пример 2: Гравировка по анодированному алюминию — сравнение лазерных станков на 30 и 80 ватт

Лазерный станок на 80 ватт работает более, чем вдвое быстрее. То же самое применимо к другим материалам, например, к гравировке резиновых штемпелей.

Мощность лазерного станка: 30 Вт
Результат: 48% обработано
Время на каждое изделие: 55 сек

Мощность лазерного станка: 80 Вт
Выполнено: готово на 100%
Время на 1 изделие: 55 сек

Большая мощность лазера - алюминий

Обработка алюминия лазером большей мощности

Рекомендуемая мощность лазерного станка для различных материалов

В зависимости от типа материала для достижения оптимального результата требуется разная мощность лазера. Например, для гравировки по бумаге обычно требуется меньшая мощность, чем для гравировки по дереву. При работе с акрилом для равномерной, не слишком глубокой гравировки достаточно небольшой мощности. А при обработке специальных материалов для гравировки (таких как пластиковый ламинат TroLase) более высокая мощность позволяет ускорить работу.

Мощность лазера можно легко регулировать с помощью программного обеспечения. Однако максимальная мощность зависит от лазерного оборудования. Из чего следует: лазер высокой мощности дает большую гибкость и позволяет вам работать с разными материалами.

В таблице показаны минимальные значения мощности, необходимые для разных материалов.
Значения приблизительные. Более высокая мощность лазера, как правило, означает более высокую скорость работы и большую производительность.

Материал Рекомендуемая мощность лазера (ватт)
Гравировка Гравировка и резка
ДВП (6 мм) 40 60
Ламинат/пластик для гравировки (1,6 мм) 40 40
Бумага 25 40
Акрил (3 мм) 30 40
Штемпель (2,3 мм) 30 30
Анодированный алюминий 30

Оптимальная мощность лазерного станка для резки

Чем толще материал, подлежащий резке, тем важнее иметь мощный лазерный станок, чтобы обеспечить хорошее качество. Для акрила используется следующее практическое правило: 10 ватт на миллиметр.

Сравнение времени резки листов акрила разной толщины при мощности 200 ватт и 400 ватт показано на графике.

Кроме акрила, лазерный станок может работать с другими пластиками, например, поликарбонатом или сополимером стирола и акрилонитрила. Чтобы обеспечить чистую резку этих пластиков, требуется высокая мощность, равная 200 или 400 ватт даже для сравнительно небольшой толщины в 2-3 см.

Источник

Параметры лазерной резки металла на волоконном лазерном станке. Основы подбора лазерного излучателя

Статья содержит в себе рекомендации, параметры и настройки лазерной резки металла при помощи лазерного станка с волоконным (иттербиевым) излучателем, отличие волоконного станка от плазмы, а также рекомендации по подбору мощности излучателей относительно материала, экономические выгоды.

Для качественной и предельно точной лазерной резки металла мы рекомендуем в качестве излучателя использовать иттербиевый (волоконный) лазерный излучатель (ссылка на каталог с излучателями), более точного излучателя в современном мире не существует.

Основные отличительные черты волоконного излучателя от плазмы:

Ширина лазерного луча по линии резки, не более от 0,03 -1 мм., в зависимости от толщины материала Ширина плазменного луча по линии, 1-3 мм. и более, в зависимости от толщины материала Конусность вырезанных деталей — отсутствует Конусность вырезанных деталей, от 15-30° Резка небольших отверстий (менее 12 мм.) в материалах толщиной более 6-10 мм. Резка небольших отверстий (менее 12 мм.) в материалах толщиной более 6-10 мм. — не возможна Детали с внешними и внутренними углами при любой толщине материала — идеальна Детали с прямыми углами сделать не возможно. При правильном подборе мощности, скорости, и давления газа, облой исключен, допонительной обработки детали не требуют При резке образуется большое количество облоя, что требует дополнительной обработки детали шлифовальными кругами Цена на комплект станок+излучатель выше, чем на станок+плазма Стоимость станка плазма+станок значительно ниже, чем иттербиевый (волоконный) станок Экологичность при обработке в разы выше, так как при резке волоконным излучателем меньшее сжигание металла при резки, что значительно снижает выбросы в атмосферу. Низкое энергопотребление, по сравнению с плазмой. Большие выхлопы угарного газа при резке+высокое потребление электроэнергии

Выше в таблице мы произвели сравнение двух видов резки металла, при помощи лазерного волоконного (иттербиевого) станка и станка плазменной резки. Выбор очевиден, если требования к товару высокие, по точности размеров отверстий и прямых углов, по однородности торца детали, без зубцов и облоя, по конусности торца, то стоит остановить свой выбор на волоконном (иттербиевом) станке.

Если нужны детали без требований точности, с допустимыми погрешностями в размерах +3-+5 мм., под сварку, то следует остановить свой выбор на плазменном станке.

Итак, чтобы подобрать волоконный (иттербиевый) излучатель, нужно определиться с толщинами металлов для лазерной резки. К примеру, если 80% материалов составляет сталь толщиной от 8-10 мм., а 20% нержавеющая сталь и цветные металлы, то мы рекомендуем рассматривать к приобретению станок с мощностью не менее 1500 Ватт.

Излучатель с мощностью от 1,5 кВт, сможет резать сталь с адекватными параметрами скорости, что экономически будет выгодно. Сталь толщиной 8-10 мм., сможет порезать станок с мощностью 1000 Ватт, но скорость резки будет достаточно низкой (см. таблицу ниже), что влечет за собой большой расход газа и большое количество времени на обработку детали, что становится экономически не выгодно, на рынке лазерной резки.

Рассмотрим другие обстоятельства выбора излучателя, к примеру 80% материалов из стали до 6 мм., 10% времени материалы из металла 8-10 мм., при таких обстоятельствах, в целях экономии, выгодно приобрести лазерный станок с максимальной мощностью 1000 Ватт, потому что скорость обработки металла на станке с мощностью 1 кВт., достаточно высокая на толщинах до 6 мм., а 10% рабочего времени, как факультатив, можно резать и 8, и 10 мм., для более подробного анализа, можно воспользоваться таблицей данных скоростных характеристик ниже.

Источник

Поделиться с друзьями
Электрика и электроника