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.
Соотношения между мощностью излучателя, скоростью резки и толщиной для различных материалов представлены в таблицах ниже.
Скорость резки (в кислороде) углеродистой стали в зависимости от мощности излучателя и толщины материала
| Толщина, мм | 1000 Вт | 1500 Вт | 2000 Вт | 3000 Вт | 4000 Вт | 6000 Вт | 8000 Вт | 10000 Вт |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
Скорость резки, м/мин |
|||||||
| 1 | 10 | 22 | 26 | 34 | 38 | 42 | 46 | 50 |
| 2 | 6,2 | 6,8 | 7,2 | 7,5 | 7,8 | 8,2 | 8,6 | 9 |
| 3 | 3 | 3,6 | 4 | 4,4 | 5 | 5,5 | 6 | 6.5 |
| 4 | 2,2 | 2,8 | 3,2 | 3,8 | 4,4 | 5 | 5.5 | 6.1 |
| 5 | 1,8 | 2,4 | 2,8 | 3,2 | 3,4 | 3,6 | 3.8 | 4.2 |
| 6 | 1,6 | 2 | 2,4 | 2,8 | 3,2 | 3,4 | 3.6 | 4.5 |
| 8 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 2,2 | 2,6 | 3 | 3.3 | 3.5 |
| 10 | 0,7 | 1 | 1,2 | 1,6 | 2 | 2,4 | 2.8 | 3.2 |
| 12 | 0,6 | 0,8 | 1 | 1,4 | 1,8 | 2 | 2.2 | 2.4 |
| 14 |
|
0,6 | 0,9 | 1 | 1,2 | 1,3 | 1.4 | 1.6 |
| 16 |
|
0,5 | 0,8 | 0,8 | 1 | 1,1 | 1.3 | 1.4 |
| 18 |
|
|
0,7 | 0,7 | 0,9 | 1 | 1.2 | 1.3 |
| 20 |
|
|
|
0,6 | 0,8 | 0,9 | 1.1 | 1.35 |
| 22 |
|
|
|
0,5 | 0,7 | 0,8 | 1 | 1.2 |
| 24 |
|
|
|
|
0,4 | 0,6 | 0.8 | 0.9 |
| 26 |
|
|
|
|
|
|
0.5 | 0.65 |
Скорость резки (в азоте) нержавеющей стали в зависимости от мощности излучателя и толщины материала
| Толщина, мм | 1000 Вт | 1500 Вт | 2000 Вт | 3000 Вт | 4000 Вт | 6000 Вт | 8000 Вт | 10000 Вт |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
Скорость резки, м/мин |
|||||||
| 1 | 23,8 | 26,4 | 30 | 34 | 38 | 41,4 | 57 | 65 |
| 2 | 10,8 | 11,9 | 12,7 | 15,4 | 24,4 | 28,6 | 38 | 58 |
| 3 | 2,3 | 4,1 | 6,1 | 8,6 | 12,8 | 15,8 | 22 | 30 |
| 4 | 1,3 | 2,2 | 4,2 | 5,5 | 7,4 | 9,4 | 16 | 22 |
| 5 | 0,7 | 1,2 | 2 | 4,3 | 5,1 | 6 | 11 | 17 |
| 6 |
|
1 | 1,8 | 3,1 | 3,8 | 4,7 | 5 | 15 |
| 8 |
|
|
0,9 | 2 | 2,4 | 3,3 | 3.9 | 8.5 |
| 10 |
|
|
|
0,8 | 1,1 | 1,3 | 1.9 | 5.9 |
| 12 |
|
|
|
0,5 | 0,7 | 1,1 | 1.5 | 3.4 |
| 14 |
|
|
|
|
0,6 | 0,8 | 1.1 | 2.3 |
| 16 |
|
|
|
|
|
0,6 | 0.7 | 1.6 |
Скорость резки (в азоте) алюминия в зависимости от мощности излучателя и толщины материала
| Толщина, мм | 1000 Вт | 1500 Вт | 2000 Вт | 3000 Вт | 4000 Вт | 6000 Вт | 8000 Вт |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
Скорость резки, м/мин |
||||||
| 1 | 8,4 | 16 | 22 | 34 | 38 | 42 | 57 |
| 2 | 3,4 | 6,6 | 8,4 | 15 | 21 | 25,5 | 38 |
| 3 | 1,4 | 3,8 | 5,5 | 7,6 | 11,5 | 14,6 | 22 |
| 4 |
|
1,4 | 2,6 | 4 | 5,2 | 5,8 | 16 |
| 5 |
|
|
1,7 | 3,3 | 4,4 | 4,9 | 11 |
| 6 |
|
|
0,9 | 2,1 | 3,4 | 4,1 | 7 |
| 8 |
|
|
|
0,9 | 1,3 | 2 | 3.6 |
| 10 |
|
|
|
0,6 | 1,1 | 1,7 | 2.5 |
| 12 |
|
|
|
|
0,5 | 0,8 | 1.7 |
| 14 |
|
|
|
|
0,4 | 0,6 | 1.1 |
| 16 |
|
|
|
|
|
0,5 | 0.9 |
Скорость резки (в азоте) меди в зависимости от мощности излучателя и толщины материала
| Толщина, мм | 1000 Вт | 1500 Вт | 2000 Вт | 3000 Вт | 4000 Вт | 6000 Вт | 8000 Вт |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
Скорость резки, м/мин |
||||||
| 1 | 8 | 12 | 14 | 22 | 26 | 32 | 57 |
| 2 | 3,2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 38 |
| 3 | 1 | 2,2 | 3,4 | 5,2 | 6 | 6,4 | 22 |
| 4 |
|
1,4 | 1,8 | 4 | 4,8 | 5,4 | 16 |
| 5 |
|
|
1,2 | 1,8 | 2,6 | 3,2 | 11 |
| 6 |
|
|
0,6 | 1,4 | 1,8 | 2,2 | 7 |
| 8 |
|
|
|
0,6 | 0,9 | 1,2 | 3.6 |
| 10 |
|
|
|
|
0,4 | 0,6 | 2.5 |
| 12 |
|
|
|
|
|
0,4 | 1.7 |
Волоконные лазерные источники различных производителей
В России наиболее популярны излучатели производства IPG, Maxphotonics и Raycus. На маркетплейсе INLASER.PRO можно приобрести как станки, укомплектованные этими лазерными источниками, так и отдельно излучатели.
Группа IPG Photonics Corporation является мировым лидером в производстве оптоволоконного лазерного оборудования. Она была основана физиком В.П. Гапонцевым в процессе развития первого учрежденного им в 1991 году предприятия ООО «ИРЭ-Полюс». Производственные и научные центры IPG Photonics Corporation находятся в России, США, Германии и Италии. В России производственные мощности и сервисная служба расположены в г. Фрязино (Московская область). Компания выпускает непрерывные, квазинепрерывные и импульсные волоконные лазеры для промышленных, научных, телекоммуникационных, медицинских и других предприятий.
Преимуществами лазерных источников IPG являются:
- высокая надежность и долговечность. Срок эксплуатации составляет более 10 лет.
- лучший Гауссов пучок, что обеспечивает более стабильный рез и не влияет на скорость резки и толщину разрезаемого металла.
- в конструкции лазерных источников реализована защита от отраженных лучей, предлагаемая в двух вариантах: пассивная система LK, датчики которой выявляют отражения и посылают сигнал оператору, и активная система LS, которая нивелирует отражения без прерывания работы лазера. Лазерные источники с защитной системой LS рекомендуются для работы с металлами, обладающими высоким коэффициентом отражения (медь, латунь, алюминий и зеркальная нержавейка).
Wuhan Raycus Fiber Laser Technologies Co, Ltd. – первый китайский производитель, занимающийся разработкой и изготовлением мощных оптоволоконных лазеров. Компания, основанная в 2007 году, располагает крупнейшей научно-производственной базой в Китае. Raycus предлагает по доступным ценам качественные и надежные лазерные источники:
- одномодульные в диапазоне мощностей от 500 до 3000 Вт;
- многомодульные мощностью от 6 кВт до 30 кВт;
- квазинепрерывные;
- импульсные;
- импульсные с модуляцией добротности;
- MOPA;
- прямые диодные;
- сварочные.
Maxphotonics Co, Ltd – крупный китайский производитель волоконных лазеров, основанный в 2004 году. Компания активно занимается разработкой высокомощного лазерного оборудования. Так, в 2020 году Maxphotonics впервые представила лазер мощностью 40 кВт. По уровню качества и цене продукция этого бренда конкурирует с продукцией Raycus.
Преимущества приобретения волоконного лазерного источника или станка на маркетплейсе INLASER.PRO
- Наш сервисный центр INLASER.EXPERT является авторизованным партнером IPG Photonics, Raycus и Maxphotonics. Только у нас можно получить услуги по ремонту излучателей Raycus и Maxphotonics в России без отправки оборудования в Китай.
- Мы предоставляем услуги по подбору оптимального лазерного оборудования с проведением выездной технической экспертизы предприятия и производственного процесса.
- Мы выполняем комплексное оснащение предприятий лазерным оборудованием, включая его закупку, доставку, монтаж, пуско-наладочные работы, настройку под конкретные производственные задачи, подбор и обучение персонала.
- Мы предлагаем широчайший выбор расходных материалов и комплектующих к лазерным станкам, а при заключении договора абонентского обслуживания «Функциональная гарантия» для вашего предприятия будут зарезервированы подменные лазерный источник и лазерная голова. В случае необходимости ремонта имеющихся узлов подменные будут оперативно доставлены на предприятие.