За последнее десятилетие промышленные лазеры прошли путь от экзотической новинки до вполне привычного инструмента во многих отраслях промышленности. Резка, сварка, нанесение маркировки – эти и другие операции под силу лазерному лучу.
Лазерная резка идеально подходит для резания тонких металлических и неметаллических материалов, там, где требуется максимальная точность и высочайшее качество. Сварка лазерным лучом позволяет получать очень красивые, прочные швы, причем на материалах, обычно считающихся трудносвариваемыми, и соединять между собой совершенно разные металлы, например сталь и алюминий.
В основном для получения энергии, достаточной, чтобы произвести процессы резки, используются газовые лазеры на основе углекислого газа СО2 и твердотельные лазеры Nd:YAG.
Особенно высокие уровни эффективности и действия могут быть достигнуты газовыми СО2-лазерами. Этот тип лазеров производит инфракрасный свет в результате колебаний трехатомной молекулы СО2. Фокусируя его через определенную систему линз и зеркал, получают режущий лазерный луч.
Разные типы лазеров используют разные способы подачи газов, например, в виде готовой смеси CO2, N2, He, либо те же газы подаются отдельно, а процессор режущего станка управляет их смешиванием в зависимости от материала и толщины. Чистота исходных газов должна быть как можно выше. Кроме этого, система подачи должна гарантировать сохранение исходной чистоты газов вплоть до самого лазера. Типичные составы лазерных смесей:
- 4,5% СО2, 13,5% N2, ост. гелий;
- 5%СО2, 55% N2, ост. гелий;
- 6%СО2, 18% N2, ост. гелий.
В качестве режущих газов используются газы высокой чистоты: кислород, азот, аргон и их смеси. В зависимости от типа разрезаемого материала используется кислородная резка ( обычно для нелегированных и малолегированных сталей) и резка плавлением для остальных материалов, когда расплавленный материал удаляется из зоны резки за счет кинетической энергии потока аргона или азота. Инертные газы не реагируют с материалом, как при использовании кислорода и дополнительного тепла не образуется, поэтому мощность лазера требуется много выше, чем при кислородной резке тех же толщин.
Для лазерной сварки используют аргон (для всех видов сталей, алюминия и титана), азот для нержавеющих аустенитных сталей, гелий и его смеси с аргоном для высокопроизводительной сварки всех марок сталей и алюминия.
Главное требование к качеству лазерных газов – минимальное содержание влаги, которое стремятся ограничивать на уровне 5 ppm.
