За останнє десятиліття промислові лазери пройшли шлях від екзотичної новинки до цілком звичного інструменту в багатьох галузях промисловості. Різання, зварювання, нанесення маркування – ці та інші операції під силу лазерного променя.
Лазерне різання ідеально підходить для різання тонких металевих і неметалічних матеріалів, там, де потрібна максимальна точність і висока якість. Зварювання лазерним променем дозволяє отримувати дуже красиві, міцні шви, причому на матеріалах, які зазвичай вважаються важкозварюваними, і з’єднувати між собою зовсім різні метали, наприклад сталь і алюміній.
В основному для отримання енергії, достатньої, щоб зробити процеси різання, використовуються газові лазери на основі вуглекислого газу СО2 і твердотільні лазери Nd:YAG.
Особливо високі рівні ефективності та дії можуть бути досягнуті газовими СО2-лазерами. Цей тип лазерів виробляє інфрачервоне світло внаслідок коливань триатомної молекули СО2. Фокусуючи його через певну систему лінз та дзеркал, отримують ріжучий лазерний промінь.
Різні типи лазерів використовують різні способи подачі газів, наприклад, у вигляді готової суміші CO2, N2, He, або ті ж гази подаються окремо, а процесор ріжучого верстата керує їх змішуванням в залежності від матеріалу і товщини. Чистота вихідних газів має бути якомога вищою. Крім цього, система подачі повинна гарантувати збереження вихідної чистоти газів до самого лазера. Типові склади лазерних сумішей:
- 4,5% СО2, 13,5% N2, зуп.гелій;
- 5%СО2, 55% N2, зуп.гелій;
- 6%СО2, 18% N2, зуп.гелій.
В якості ріжучих газів використовуються гази високої чистоти: кисень, азот, аргон і їх суміші. Залежно від типу матеріалу, що розрізається, використовується кисневе різання (звичайно для нелегованих і малолегованих сталей) і різання плавленням для інших матеріалів, коли розплавлений матеріал видаляється із зони різання за рахунок кінетичної енергії потоку аргону або азоту. Інертні гази не реагують з матеріалом, як при використанні кисню і додаткового тепла не утворюється, тому потужність лазера потрібно набагато вище, ніж при кисневому різанні тих же товщин.
Для лазерного зварювання використовують аргон (для всіх видів сталей, алюмінію і титану), азот для нержавіючих аустенітних сталей, гелій і його суміші з аргоном для високопродуктивного зварювання всіх марок.
Головна вимога до якості лазерних газів – мінімальний вміст вологи, який прагнуть обмежувати на рівні 5 ppm.
