Совершенно естественно, что когда выбор сделан, и производственник наконец становится счастливым обладателем новенького 1 – 5 киловаттного лазерного станка, он ожидает, что станок сразу начнет резать нужные детали с высочайшим качеством и «ураганной» скоростью. Жизнь показывает, что это не всегда так. Зачастую технологи забывают о важном расходном материале, требующемся для резки – о газе. Для получения отличных результатов по качеству и производительности резки требуется отработка технологии, выбор параметров резки и, в частности, выбор газа. Стандартной, уже сложившейся практикой является использование кислорода и азота в качестве вспомогательных газов, а иногда и просто сжатого воздуха.
Лазерная резка в кислороде
Выбор газовой среды для лазерной резки зависит, в первую очередь, от подлежащего резке металла. Кислород вызывает мощные экзотермические реакции, тепло которых помогает процессу - в кислороде, можно резать довольно толстые листы таких металлов, как, например, углеродистые и низколегированные стали. Количество подаваемого кислорода должно точно регулироваться - в противном случае, возможен выход реакции из под контроля и, как следствие, ухудшение качества резов. Кислород обычно используется для резки низко- и среднесплавных сортов стали, кроме деталей, подлежащих последующей окраске по срезам. Фокусное расстояние лазера при резке с кислородом меньше, и фокус луча должен обычно находиться на верхней стороне поверхности стали. Интересно, что при использовании кислорода, в противоположность азоту, при увеличении толщины металла давление кислорода следует не увеличить, а уменьшить, для предотвращения слишком сильных экзотермических реакций, могущих выйти из-под контроля и испортить разрез и всю заготовку. Как правило, при толщине стали свыше 12 мм достаточно давления кислорода не более 1 бара. В то же время, в столь низком давлении кроется и потенциально возможное неприятное последствие: даже небольшие вариации давления в этом случае могут оказать заметное влияние на равномерность разреза - для предотвращения этих нежелательных вариаций, следует использовать надежные редукторы-регуляторы давления.
Лазерная резка в азоте
При резке некоторых металлов, таких как, например, нержавеющие и высоколегированные стали, требуется не допускать даже малейших окислений срезов -
поэтому, в этих случаях в качестве газовой среды используются инертные газы, и, в первую очередь, азот. Также, азот используется тогда, когда срезы
впоследствии будут подвергаться окраске, в том числе и порошковой - окисление срезов приводит к
значительному ухудшению качества окраски.
При высоких требованиях к точности резки , азот может использоваться для обработки листов толщиной до 25 мм.
В противоположность кислороду, в котором не допускается наличие примесей в объеме более чем 0,002%, для лазерной резки может исполльзоваться
азот с чистотой начиная с 99,5%. Азот и другие инертые газы не вызывают экзотермических реакций - поэтому, при такой резке нужен мощный лазер, а азот должен быть сжат до
довольно высокого давления (обычно, порядка 35 бар).
При использовании азота, фокус лазера должен находиться ближе к обратной поверхности листа. В результате, разрез получается более широким, и в
него подается больше сжатого азота. Как правило, используются сопла с диаметром 1,5 мм или больше
Специфика работы с азотом
Окрашенные поверхностиРезка лазером
в кислороде окрашенных, например, цинковыми или железистыми красками поверхностей может
приводить к образованию окалины и других дефектов, создающих трудности при последующей газовой
сварке. Для устранения подобных дефектов может потребоваться дорогостоящая финальная обработка.
Резка в азоте позволяет изначально избегать их.
Гальванизированные поверхности
Обычно, не рекомендуется резать в кислороде оцинкованные и гальванически покрытые другими металлами поверхности, т.к., опять же, образуется
окалина и, кроме того, срез может получиться неровным. Для резки листов с гальваническим покрытием значительно лучше подходит азот.
Алюминий
Для резки алюминия можно использовать как азот, так и кислород. Однако, кислород в данном случае не оказывает значительного влияния на скорость резки -
из-за высокой (2072 о С) температуры плавления оксида алюминия. При этом, при разрыве оксидной пленки возможно образование неровностей среза. Иногда с
этим борются путем резки под низким давлением, но она, в свою очередь, вызывает образование окалины.
В целом, справедливо следующее:
- кислород предпочтителен для резки чистого Al
- азот лучше использовать для резки сплавов.
Титан
Титан и титановые сплавы нельзя резать ни в кислороде, ни в азоте, т.к. эти газы адсорбируются поверхностью листа с образованием хрупкого, ломкого
слоя. Для работы с титаном следует использовать высокоочищенный аргон или, иногда, гелий.
Преимущества азота
• большая производительность за счет увеличения
скорости резки
• чистые и точные срезы
• отсутствие перегрева из-за экзотермических реакций
• большая коррозионная стойкость
• меньшая цветопотеря
• отсутствие окалины
