Генераторы азота для лазерной резки

Преимущества лазерной резки металлов по отношению к традиционным способам обработки – плазменной и газовой резкой, вполне очевидны: это и недостижимая ранее точность, и возможность изготовления деталей любой геометрии, и высокая скорость процесса резки. Для удаления остатков металла обычно используется газ – кислород или азот. Упрощенно технология лазерной резки выглядит следующим образом: с помощью мощного узконаправленного лазера луч фокусируется в необходимой точке пространства, расплавляя металл. Газ, подаваемый через специальное сопло под высоким давлением, выдувает остатки расплавленного металла из технологического разреза (в случае использования азота – чистого металла, при применении кислорода – в виде окисла). Обеспечиваемая с использованием этого метода резки точность настолько высока, что в ряде случаев обрабатываемая деталь последующей чистовой обработки не требует и может быть использована по прямому предназначению. Кроме металлов, лазерная обработка может использоваться и для резки многих других материалов – дерева, пластиков, керамики и пр.

21Резка с использованием кислорода обычно используется для металлов, температура плавления которых достаточно высока, или если технологический процесс допускает образование оксидной пленки. Резка в азоте используется для обработки таких металлов, как алюминий или нержавеющая сталь.

Лазерная резка с использованием азота.

Применение азота при лазерной резке целесообразно в тех случаях, когда окисление разрезаемого металла является недопустимым или нежелательным. Так, резка лазером с кислородом нержавеющей стали существенно снижает антикоррозионные свойства металла. Впрочем, и при резке в азоте требуется использование газа очень высокой степени чистоты – даже небольшое количество кислорода способно существенно снизить характеристики нержавеющей стали. Если результирующий срез изменил свой цвет, даже незначительно – это свидетельство того, что чистота азота не соответствует установленным требованиям.

Если резать алюминий в кислороде, получаемые детали имеют неровные срезы с множеством заусениц, поэтому алюминий тоже режется только в азоте. Низкосплавные стали тоже желательно подвергать лазерной резке с использованием азота, иначе детали, подлежащие окраске, будут плохо удерживать слой красящего вещества.

Преимущества лазерной резки с использованием азота – отсутствие окислительных и экзотермических реакций, поскольку в данном случае металл только плавится, а значит, не испаряется. Но есть и недостатки – уменьшение скорости резки и необходимость обеспечения более высокого давления азота для выдувания расплавленного металла.

Среди других особенностей резки лазером в азоте можно назвать необходимость расположения фокуса лазерного луча ближе к листу разрезаемого металла.

Характеристики лазерной резки с использованием азота приведены в следующей таблице:

Толщина разрезаемого  листа, мм Мощность лазера, Вт Фокусное расстояние, дюймы Диаметр сопла, мм Давление азота, бар Скорость резки, м/мин

2

1400-1500 5.00 1.40 8-10 2.00-4.00

4

1400-1500 7.50 1.70 12-15

1.00-1.20

12 3000 7.50 2.50 17-19

0.30-0.40

Лазерная резка с использованием кислорода

Характерной особенностью резки металлов в кислороде является процесс окисления поверхности расплавленного метала. Эта реакция сопровождается выделением тепловой энергии, что приводит к увеличению температуры резки. Это позволяет ощутимо увеличить скорость процесса резки (в частности, за счет частичного испарения расплавленного металла), а также предоставляет возможность обработки более толстых листов.

Как правило, кислород используется для лазерной резки низкосплавных сортов стали. Фокусное расстояние в данном случае существенно меньше, чем при использовании азота, к тому же фокус луча располагается на верхней кромке разрезаемой детали. Другой особенностью резки в кислороде является необходимость уменьшения давления газа при увеличении толщины резки. Если этого не сделать, экзотермические реакции могут стать неконтролируемыми, что приведет к порче детали. И еще один нюанс: даже незначительные колебания давления приводят к неравномерности линии разреза, что устраняется использованием специальных редукторов. Наконец, чем больше в используемом кислороде примесей, тем ниже скорость резки (по причине замедления реакции окисления).

Толщина разрезаемого  листа, мм Мощность лазера, Вт Фокусное расстояние, дюймы Диаметр сопла, мм Давление кислорода (избыточное), бар Скорость резки, м/мин

2

800-1000 2.50 0.50-1.20 2.50-5.00 7

8

1200-1500 5.00 1.10-1.60 0.50-1.00

5

20 2200-2600 7.50 2.10-2.50 0.40-0.60

0.7

Особенности лазерной резки различных материалов

Гальванизированные поверхности

Любые поверхности, покрытые металлом гальваническим способом (в том числе оцинкованные), лучше резать с использованием азота: резка в кислороде способствует образованию окалины, что приводит к получению неровной кромки.

Окрашенные поверхности

Такой же негативный эффект характерен для поверхностей, окрашенных красками с добавлением металлов (цинковыми или железистыми). В этом случае окалина будет затруднять сварку. Существует два способа решения проблемы: финальная обработка поверхности с целью удаления окалины или лазерная резка с использованием азота.

Алюминий

Лазерная резка алюминия возможна с использованием как азота, так и кислорода. Но при кислородной резке главное её достоинство, высокую скорость резки, получить не удастся, поскольку температура плавления алюминиевого окисла очень высока – 2075°C, причем в процессе разрыве оксидной пленки получается, опять же, неровная кромка среза. Избежать этого удается, снизив давление газов, но при этом проявляется другой недостаток – появление окалины.

Таким образом, кислород целесообразно использовать при лазерной резке алюминия с минимальным количеством примесей, а азот – при операциях со сплавами алюминия.

Очистка системы направления лазерного луча

Азот проходит через систему направления лазерного луча со скоростью около трех кубометров/час, чего достаточно для очистки из канала 3 м3/ч. При этом происходит вытеснение испаренной влаги и двуокиси углерода, способные вызвать искривление лазерного луча и влиять на его мощность (в сторону уменьшения).

Лазерная пайка

Азот используется также для продувки устройств селективной лазерной пайки с целью недопущения окисления поверхностей паяемых деталей. В этом случае достаточно азота чистотой 99.5%.

Все права защищены, копирование информации запрещено.