Лазерная резка невозможна без использания газа. Как вспомогательный газ могут выступать: воздух, кислород, азот. Не так часто используют аргон и углекислый газ.
Правильный подбор и использание технических газ — факторы, оказывающие значительное влияние на ресурс оборудания. производительность и безопасность работы. Чтобы эффективно выполнить резку, нужно знать, какими должны быть газы для производства луча и организации процесса работы.
Один из главных параметр, на который нужно обращать внимание — чистота газа. Производители оборудания информируют, что превышение допустимого значения примесей снизит производительность станка и может навредить внутренней оптике.
Устанлены такие требания к минимальной чистоте лазерных газ: 99,996%.
— Для кислорода — 99,95%.
— Для аргона — 99,998%.
Доля воды не должна быть выше 5 ppm, а углеводород – 1 ppm.
Резка низкоуглеродистой стали с использанием кислорода как вспомогательного газа — наиболее распространенный способ. И, вероятно, наиболее сложный.
Луч лазера и реакция кислорода с железом обеспечивают нужную мощность для плавки материала. При этом поддерживается нужная скорость на толщину резки. При увеличении толщины материала скорость резки снижается, эта зависимость не линейна. К примеру, резка материала толщиной 10 мм выполняется на скорости, которая в два раза меньше скорости резки материала толщиной 5 мм.
Газ нужен, чтобы сдувать жидкий материал с зоны резки. Если давление кислорода слишком низкое, материал не будет очищаться достаточно быстро. Скорость реакции тоже зависит от давления кислорода. Слишком большой показатель вызет чрезмерное горение, а жидкий материал не будет быстро удаляться из разреза. Поэтому важно соблюдать баланс давления вспомогательного газа и скорости резки.
Азот как вспомогательный газ часто используют для резки нержавеющей стали под высоким давлением. Так удается избежать образания оксид на кромке среза и избежать коррозии материала. Параметры резки нержавеющей стали задают расположение фокуса между средней точкой и нижней границей листа.
Давление азота достаточно высокое: от 10 бар для тонкого материала, до 18 бар для толстого. Чаще всего при резке нержавеющей стали образуются такие дефекты: появляется плазма, это ведет к сбоям резки и появлению окалины на деталях или каркасе. Луч волоконного лазера обеспечивает меньший фокус, чем промышленные лазеры CO2. Поэтому разрез должен быть широким для достаточного потока вспомогательного газа.
Технологические карты — хорошая отправная точка для оптимизации процесс резки. Процесс резки нержавеющей стали азотом дольно прост, если использать метод одиночной струи для низкоуглеродистой стали. Из-за того, что в этом методе используется инертный газ, материал не обгорает и его температура не влияет на процесс резки. Давление вспомогательного газа ниже, чем давление режущего газа. Поэтому при прожиге не образывается плазма. После завершения работ по прожигу нужно оценить деформации металла для устанки геометрии разреза. Иначе разрез будет нестабильным.
При использании азота фокус лазера должен находиться ближе к обратной перхности листа. Так разрез получается широким и в него подается больше сжатого азота. Для этого используют сопла с диаметром 1,5 мм или больше.
Процесс лазерной резки алюминия похож на процесс резки нержавеющей стали. Есть несколько отличий.
Окрашенные перхности
Резка окрашенных перхностей (цинкыми, железистыми красками) в азоте приводит к образанию окалины и дефект, создающих трудности при газой сварке. Для устранения дефект понадобится дорогая финальная обработка. При резке в азоте можно избежать этих сложностей.
Гальванизиранные перхности
Не рекомендуется резать в кислороде оцинканные и гальванические перхности. Всё потому, что образуется окалина, а срез может выходит нерным. Для резки лист с гальваническим покрытием используют азот.
Для резки алюминия используют азот и кислород. Кислород в этом случае не влияет на скорость резки. Все из-за того, что у оксида алюминия высокая температура плавления — 2072°С. При разрыве оксидной плёнки может появиться нерный срез. Чтобы этого избежать выполняют резку под низким давлением, но это помогает не во всех случаях.
Титан и его сплавы нельзя резать в кислороде и азоте. Эти газы адсорбируются перхностью листа и появляется хрупкий слой. Для работы с титаном применяют высокоочищенный аргон или гелий.
Резка низкоуглеродистой стали азотом как вспомогательным газом похожа на резку нержавеющей стали с использанием азота. Воздушную резку низкоуглеродистой стали применяют на тонком материале до 1 мм. Давление воздуха находится в диапазоне между давлением, которое нужно для резки с кислородом и азотом. Кромка получается более шершавая, чем кромка при резке с кислородом или азотом.
Для резки нержавеющей стали, алюминия и тонкой низкоуглеродистой стали используют азот. Давление должно быть от 10 до 18 бар или 1-1,8 МПа. При резке кислородом давление должно колебаться от 5 до 10 бар или 0,5-1 МПа.
Расход азота при резке соплом — 1,5 мм, при давлении 1 МПа = ~2,7 м³/ч. Учитывая, что объем 40 литрого баллона с азотом равен 5,7м³. Учитываем факт того, что весь баллон не может быть израсходан. Выходит 1 баллон на 1,5-2 часа работы.
