Газы для лазерной резки металла

Технологи, под каждый заказ отдельно подбирают оптимальное сопутствующее оборудование и вспомогательные газы, что позволяет выполнять рез с максимальным качеством. Сегодня подробнее об этой теме рассказывают технологи металлообрабатывающей компании “Металлист”.

Основные виды газов для резки металла

Пятно резки обдувается для того, чтобы:

• хеджировать очаг образования плазмы в месте нагрева, что позволяет максимально точно выдерживать газовые размеры;
• удалить из зоны реза расплавленный металл;
• газ, подаваемый под избыточным давлением, исключает повреждение оптической части лазера расплавленным металлом;
• обеспечить эффективное отведение тепла с пятна реза, что позволяет исключить деформацию заготовки;
• использование инертных газов предотвращает окисление кромок;
• активные газы сокращают сроки выполнения реза, повышают скорость реализуемого технологического процесса.

Основными вспомогательными газами для лазерной резки металла, применяемыми на нашем производстве при выполнении заказов, являются следующие.

Азот

Газ применяется, если необходимо исключить окисление металла, что требует его значительной концентрации. Относится к группе условно-инертных, что предъявляет повышенные требования к мощности применяемого лазера. Требуется глубокая фокусировка формируемого луча, высокое сжатие азота, максимальная чистота последнего. Выполняемый рез получается достаточно широким.

Газ не окисляет металл, негорюч. Эффективно удаляет из реза расплавленный материал, не изменяя его химического состава.

Востребован для резки высоколегированных марок стали, нержавейки, алюминия, сплавов на его основе, никеля, латуни.

Для работы с чёрными металлами практически не используется в силу экономической нецелесообразности.

Преимущества лазерной резки с использованием азота следующие:

• высокая скорость реза (уменьшающаяся с ростом толщины заготовки).

Мы применяем данный газ при работе с листовыми металлами, толщина которых не превышает 5 мм (оптимальное решение). однако, при необходимости, готовы резать листы толщиной до 25 мм.

• формирование ровных кромок реза;
• отсутствие, в процессе работы, значительных экзотермических реакций, что сохраняет структуру исходного материала;
• применение азота позволяет эффективно резать окрашенный металл, исключая формирование окалины;
• газ предотвращает взаимодействие разогретого листа с кислородом воздуха (при условии его высокой чистоты);
• удаляется оксидированный слой, что позволяет окрашивать металл.

Воздух

Применение сжатого воздуха допустимо при лазерной резке металла, толщина которого не превышает 1,5 мм (max до 3 мм). При условии, что цвет кромки не имеет значения, и они будут в дальнейшем подвергаться обработке.

Работа воздухом позволяет отказаться от закупки технических газов, однако влечёт существенные расходы по иным направлениям: потребность в закупке компрессора, обеспечивающего давление до 25 Атм (это весьма дорогая техника), качественной системы фильтрации, восстановление прозрачности лазерной оптики.

Кроме этого, возникают ограничения на перечень металлов, для резки которых можно использовать воздух (поверхность заготовки окисляется), повышается расход электроэнергии на рез 1 м. пог.

Вывод. Данный способ весьма затратен и применяется на предприятии исключительно по требованию заказчика.

Кислород

Этот газ является окислителем, инициирует экзотермические реакции. Применяется при резке следующих марок сталей: углеродистых, с минимальным содержанием легирующих добавок. При работе с иными металлами контролировать окисление кромок весьма проблематично. Высока вероятность их порчи.

В работе применяются две технологии:

• разделительная – обеспечивается сквозной рез (наиболее востребован);
• резка копьём – формируются отверстия требуемой глубины;
• поверхностная – удаляются полукруглые ямки, поверхностный слой.

При этом линия реза может составлять 0,5 мм (тонкий лист), 3 мм (толстый).

Для получения качественного результата, металл заготовки должен отвечать следующим базовым требованиям:

• температура плавления должна быть больше температуры воспламенения;
• низкая теплопроводность;
• значительный тепловой эффект формирования оксидов;
• окислы имеют температуру плавления менее/равную аналогичному показателю металла.

Давление газа при резке металла лазером

В зависимости от типа лазера, используемого газа, толщины листа, материала заготовки рабочее давление задаётся величинами, лежащими в диапазоне от 8 до 14 бар (кислород), до 35 бар – (азот), до 6 бар – (сжатый воздух).

В каждом конкретном случае в технологическую карту процесса заносится оптимальное расчётное значение давления и расхода вспомогательных газов.

Факторы, влияющие на расход режущих газов

Перед началом работ технологи определяют расход используемого газа. Процедура позволяет выбрать оптимальные параметры резания, исключить перерасход, обеспечить оптимальное потребление.

Величина расхода формируется с учётом следующих показателей:

• тип выбранного газа;
• чистота последнего;
• диаметр сопла;
• давление газа;
• скорость реза;
• толщина, тип материала заготовки;
• мощность луча;
• настройки параметров.

На самом деле, есть огромное множество различных нюансов, касательно выбора газа и режима работы станка. Но это уже информация для узких специалистов, технологов металлообработки.