Волоконные лазерные станки оптимально подходят для резки стали, черных, цветных и драгоценных металлов, сплавов. Одним из ключевых элементов станка является волоконный источник лазерного излучения. От его мощности зависят толщина разрезаемого металла и скорость резки.
Зависимость между мощностью излучателя, толщиной металла и скоростью резки определяется следующим образом: чем мощнее источник, тем больше максимальная толщина металла и тем выше скорость резки при определенной толщине листа.
Алгоритм подбора мощности лазерного источника
- Определяем приоритетные материалы для резки, их свойства и толщины.
- Сравниваем показатели скорости резки и толщины выбранных материалов для излучателей разной мощности и выбираем лазерный источник.
При выборе подходящей мощности волоконного лазерного источника следует ориентироваться на материалы, которые предполагается обрабатывать на станке. Необходимо определить, сколько процентов от общего объема материалов для резки занимает каждый конкретный металл, каковы его свойства и толщина. Целесообразно приобрести станок с лазерным источником, ориентируясь на металлы, которые составляют основную часть от общего объема материалов.
Например, на предприятии постоянно имеется потребность в резке тонкой углеродистой стали, а необходимость в резке цветных металлов возникает редко. В этом случае необходимо выбрать мощность лазерного источника, ориентируясь на тонкую углеродистую сталь, а резку цветных металлов поручить подрядной организации. Это поможет избежать переплаты за более мощный и дорогой источник.
Анализ свойств материала для резки
Индивидуальные свойства металла определяют его возможность поддаваться лазерной обработке. Металлы обладают разной теплопроводностью, то есть способностью переносить тепло от более горячих участков материала к более холодным. Чем выше теплопроводность металла, тем интенсивнее рассеивается тепло из зоны резки и, соответственно, тем больше затраты энергии. Очень высокой теплопроводностью обладают медь, золото и серебро. Повышенной теплопроводностью характеризуется и алюминий.
При резке цветных металлов, нержавейки и высоколегированной стали нельзя допускать окисления кромок, поэтому в качестве вспомогательного газа используют азот, который предотвращает контакт кромок разреза с атмосферным воздухом. Из-за отсутствия реакции окисления в рабочей зоне не образуется дополнительное тепло. Материалы плавятся только за счет энергии лазера. Кроме того, нержавейка и все цветные металлы отражают часть потока лазерного излучения. В связи со всем вышеперечисленным для резки данных материалов требуется более мощный лазерный источник, чем для резки углеродистой стали.
Черные металлы намного легче поддаются лазерной обработке, так как они обладают меньшей теплопроводностью, чем цветные металлы, и не отражают лазерный луч. Кроме того, для резки черных (углеродистых) сталей применяется кислород, который вступает в реакцию окисления с материалом. В результате этой реакции выделяется много тепла, и температура в зоне реза возрастает. Дополнительное тепло позволяет увеличить скорость обработки и толщину реза.
Анализ зависимости скорости резки от мощности излучателя и толщины металла
Мощность лазерного источника, скорость резки, толщину металла, а также расход газа следует учитывать в комплексе. Например, станок мощностью 1000 Вт может резать углеродистую сталь толщиной 10 мм, но при этом скорость резки будет совсем небольшой (0,7 м/мин). Это повлечет за собой увеличение расхода дорогостоящего кислорода и времени на резку. Поэтому рекомендуется рассмотреть лазерные источники большей мощности. Лазер мощностью 1,5 кВт справляется с резкой 10-миллиметрового листа быстрее – со скоростью 1 м/мин. Устройство мощностью 2 кВт будет резать такой лист со скоростью 1,2 м/мин.
Если станок приобретается для резки различных материалов, обладающих разными толщинами, то мощность лазера выбирают по максимальной толщине металла. Например, планируется резать нержавейку толщиной 1 мм и листы алюминия толщиной 6 мм. Излучатели мощностью 1 кВт и 1,5 кВт не стоит даже рассматривать, так как они неспособны выполнять резку 6-миллиметрового алюминия. Для этого понадобится лазер мощностью как минимум 2 кВт.
