Какой тип лазера нужно использовать для резки металла?
Есть три типа лазерных станков, которые можно использовать для резки металла: газовый, на кристаллах и на оптоволокне.
Газовый лазер использует диоксид углерода или азотную смесь, лазер на кристаллах использует неодим-содержащие кристаллы. Эти два вида лазера применяются еще с 60-х годов, тогда как лазерная резка стали и других металлов на оптоволоконном станке является относительно новым методом. В течение недавнего, сравнительно короткого периода времени оптоволоконные лазеры развивались в очень быстром темпе, преодолев порог в 4 кВт за пять лет (газовым лазерам для этого потребовалось в четыре раза больше времени).
Станки на кристаллах хорошо подходят для резки и лазерного раскроя металла, но обычно используются в тех случаях, когда требуется высокая мощность, обычно для раскроя очень толстого металла. Данный вид лазеров является дорогостоящим, а также требует регулярной замены комплектующих (диодов накачки), как правило, после 8000-15000 часов работы.
Газовые лазерные станки для резки металла сильно улучшились за последние годы, и сейчас гораздо лучше пригодны для лазерного раскроя, чем раньше. Это наиболее распространенный тип лазера, и он гораздо дешевле в использовании, чем лазер на кристаллах.
При сравнении скорости и цена лазерной резки металлов для газового и оптоволоконного лазеров, оптоволоконные лазеры существенно выигрывают при резке тонкого металла, для толстого металла, напротив, газовый лазер имеет преимущество. К примеру, при сравнении оптоволоконного лазера мощностью 2кВт с газовым лазером мощностью 4кВт, у оптоволоконного лазера достигается плотность пучка в 5 раз выше, а также абсорбция энергии в 2,5 раза выше из-за более коротких длин волн.
Более высокая плотность пучка и лучшее поглощение энергии позволяет добиться на тонких металлах (до 6мм) увеличение скорости реза вплоть до пятикратного. Оптоволоконные лазеры могут резать металл толщиной до 25мм, с помощью использования азота их скорость может быть дополнительно увеличена, однако для толстых металлов (более 8мм) газовые лазеры могут иметь преимущества в скорости. Использование азота ускоряет лазерную резку металла, так как поток азота удаляет расплавленный облой из зоны резки.
Кроме того, при использовании газового лазера существует больший риск повреждения металла, если газ содержит примеси. В этом случае металл легко оксидирует, приобретает желтый оттенок. Также газовый лазер плохо работает с отражающими металлами, так как лазерный пучок отражается обратно – для оптоволоконных лазеров данной проблемы нет.
В целом оптоволоконный лазер также более дешев в использовании, имеет межремонтный срок около 25000 часов, и замене в нем подлежит только ряд недорогих комплектующих.
Следует также отметить ряд специфических особенностей при лазерной резке цветных металлов на оптоволоконном лазере:
- При резке меди за один проход можно разрезать слой 0.5 миллиметров или менее, для более толстого слоя металла необходимы несколько проходов, однако при этом качество реза остается высоким.
- При резке алюминия следует работать в режиме одного импульса, обнаружено, что повторные импульсы повреждают металл.
Таким образом, хотя газовые лазеры могут быть лучше для раскроя толстого металла, оптоволоконные лазеры в целом имеют больше преимуществ: более высокая скорость лазерной резки для тонкого металла, нет ограничений на работу с отражающими металлами, существенно более низкая цена обслуживания и более длительные межремонтные интервалы.