Мощные лазеры для резки металла

Среди всех типов оборудования, предназначенного для резки и гравировки материалов, лазерный станок вполне обоснованно занимает лидирующее место, причем, делает это с большим отрывом от конкурентов. Такое положение дел объясняется большим количеством достоинств лазерного луча при полном отсутствии недостатков. Перечисление всех плюсов выльется во внушительный список, поэтому выделим только основные:

• точность позиционирования лазерного луча на поверхности материалов близка к абсолютной. Отклонения составляют доли миллиметра (0,01-0,03 мм) и глазом даже не различимы. Это позволяет наносить высокодетализированную гравировку на изделия и вырезать полностью идентичные заготовки, что особенно важно для серийного производства;
• универсальность при работе с материалами — луч, созданный оптоволоконным аппаратом, способен обрабатывать металлы любой твердости и толщины, углекислотный резак применяется для всех остальных (ткани и нетканые материалы, дерево, бумага, пластики, поролон, резина, керамика и многое другое);
• очень высокая скорость перемещения режущей головки, которая при гравировке может доходить до 700 мм/м. При таких темпах обработки КПД оборудования достигает очень высоких результатов;
• диаметр сфокусированного луча составляет около 0,1 мм, поэтому заготовки на листовом полотне можно располагать впритык или даже объединять одной общей стенкой, что минимизирует процент потерь материала и повышает экономическую эффективность аппарата;
• несмотря на то, что лазер представляет собой высокотемпературное излучения, термическое воздействие на поверхность он оказывает исключительно в точке реза, не подвергая тепловой деформации всю остальную площадь. Кроме того, после прохождения луча остается идеально гладкий срез с ровной кромкой, не требующей постобработки.

Рейтинг лазерных станков: какой лучше и почему

На самом деле выбрать однозначно наилучшую модель практически невозможно, так как цели по использованию оборудования могут быть разные, как и отведенный на покупку бюджет, предполагаемые объемы выпускаемой продукции или приоритетные материалы для работы. Однако обобщенную классификацию на основании производителей, габаритов и еще нескольких параметрах вполне можно составить.

Мощность лазера

Мощность лазерного станка зависит от излучателя, который в нем установлен. Чем выше мощность трубки, тем более толстые материалы и с большей скоростью может обрабатывать оборудование. Устройства на 40-60 Вт подходят для работы с тонкими фанерами, пластиками и прочими материалами. Если попытаться прорезать на таком станке фанерный лист толщиной 8 мм, велика вероятность, что луч не сможет пройти его насквозь с первого раза. Либо будет делать это крайне медленно. Высокомощные трубки (100-120 Вт) могут качественно и быстро кроить материалы любой толщины, допустимой для лазерной обработки. Но на тонких или деликатных поверхностях, вроде ткани, фанеры 2 мм, декоративного картона такой луч будет оставлять пережженный, оплавленный край даже на минимальных параметрах реза. Поэтому универсальными и наиболее популярными считаются колбы мощностью 70-90 Вт, которые в зависимости от выбранного режима могут работать в широком диапазоне толщин.

Материал обработки

Существует несколько технологий формирования лазерного излучения. Часть из них (в химической или плазменной среде, с использованием неодимового стекла и т. д.) очень сложная и дорогостоящая, и встретить такое оборудование можно только в научно-исследовательских центрах или в узких производственных нишах.

Если же говорить о более-менее доступных станках, то это будут оптоволоконные и углекислотные лазеры. Первые предназначены преимущественно для обработки различных металлов и некоторых видов пластиков. Вторые могут резать и гравировать все остальные поверхности (дерево, бумага, кожа, ткани, пластмассы, резина и многое другое).

В сравнении с волоконными, газовые лазеры значительно дешевле и более универсальны, поэтому именно они занимают основной сегмент рынка лазерного станочного оборудования и используются практически повсеместно. Такие аппараты можно встретить в стоматологическом протезировании, рекламных, ювелирных и мебельных мастерских, на упаковочных предприятиях, в раскройных цехах ателье и даже в школах или на домашнем столе.

Производители

Выбрать лазерный станок можно также, отталкиваясь от бренда и страны, которая его произвела. Как уже говорилось, оборудование, использующее луч лазера в качестве режущего инструмента, является приоритетным в металло-, деревообработке и прочих производственных сферах. Поэтому производством таких станков и комплектующих для них занимается все больше компаний, специализирующихся на поставках станочного оборудования для резки и гравировки материалов. Всех этих производителей можно объединить в три большие группы:

Компании по выпуску оборудования класса “люкс”

Сюда входят заводы, расположенные в Тайвани, США, Японии и странах Европы. В список наиболее известных брендов можно включить: SCHULER (Германия), Trotec (Австрия), FARLEY LASERLAB (США), LaserStar (Исландия-США), EuroLaser (Германия), GCC (Тайвань).

Продукция этих компаний отличается безупречным качеством комплектующих и сборки, высокой производительностью и надежностью. Газоразрядные трубки обычно керамические или упакованы в металлический корпус, а их эксплуатационный период может доходить до 100 000 часов. Приобрести такое оборудование может позволить себе далеко не каждое предприятие, так как цена станков и расходных элементов для них очень высока.

Китайские брендовые компании

Слава о продукции китайского производства сложилась не самая лучшая, однако эти суждения не совсем объективны. Крупные производители стремятся выйти на мировой рынок и закрепиться на нем, поэтому вкладывают все средства и мощности в исследования лазерных технологий, внедрение их в свои продукты и строгий контроль за качеством на всех производственных этапах. Лазерные станки таких брендов, как KING Rabbit, WATTSAN, Raylogic, HGLASER, HSG LASER имеют очень высокие эксплуатационные характеристики, низкое количество гарантийных возвратов и вполне уверенно составляют конкуренцию более дорогим брендам. Именно китайское люксовое оборудование и лидирует в рейтинге наиболее покупаемых станков, так как соотношение цена-качество у него оптимальное.

Лазерные станки-”реплики”

Выпускаются теми самыми китайскими компаниями, благодаря которым продукция этой страны стала синонимом низкого качества. Обычно такие станки собираются на скорую руку, а комплектующие могут быть заведомо неработоспособными. Название моделям либо не дается вообще, либо выбирается максимально созвучным с известными марками в расчете на невнимательность покупателей или их плохую осведомленность в вопросе. В большинстве своем это очень дешевые низкосортные станки с плохим качеством луча и недолговечными лазерными трубками.

Размеры

Еще один аспект, позволяющий оценить популярность тех или иных моделей оборудования, о котором идет речь в данной статье. В большинстве случаев выбор лазерного станка падает на среднеформатные аппараты. Рабочая зона таких устройств колеблется от 900×600 мм до 1600×1000 мм (в зависимости от модели могут быть и другие пропорции). Такой стол позволяет работать с листовыми и рулонными материалами, обрабатывать габаритные заготовки и может использоваться как для выпуска единичных крупноразмерных изделий, так и для резки мелкой серийной продукции (детали конструкторов из фанеры, резиновые прокладки и прочее).

Если же говорить о малогабаритных (в среднем 500×300 мм) или широкоформатных (3000×2000 мм) лазерах, то такие станки покупают реже в силу того, что они менее универсальны по размерам и мощности. Первые используют преимущественно для гравировки или мелкосерийного производства небольших изделий, а стоимость вторых очень далеко выходит за рамки бюджетной.

Подводя итог можно сказать, что на текущий момент список популярных лазерных аппаратов возглавляют среднеформатные станки мощность около 100 Вт проверенных китайских производителей, заслуживающих уважения и доверия.

Детальный видеообзор на профессиональный лазерный станок Wattsan 6040. Внутренее устройство и технические характеристики оборудования.

Побывали в гостях на производстве предприятия «АЛЬТАИР», которое успешно занимается производством деревянных игрушек и сувенирной продукции.

Видео с производства компании Пластфактория — наш уже постоянный клиент, который занимается POS-материалами и работает с крупными косметическими брендами.

Лазерный резак — уникальное приспособление, которое полезно иметь в гараже каждого современного мужчины. Изготовить лазер для резки металла своими руками — несложно, главное соблюдать простые правила. Мощность такого устройства будет небольшой, но есть способы увеличить ее за счет подручных приспособлений. Функционала производственной машины, которая без приукрашивания — может все, самоделкой не достичь. Но для бытовых дел, этот агрегат подойдет очень кстати. Давайте рассмотрим, как его соорудить.

Как сделать лазерный резак в гараже

Все гениально просто, поэтому для создания такого оборудования, которое способно вырезать красивейшие узоры в прочных сталях, можно сделать из обычных подручных материалов. Для изготовления обязательно потребуется старая лазерная указка. Помимо этого, следует запастись:

1. Фонариком, работающим на аккумуляторных батарейках.
2. Старым DVD-ROM, из которого нам потребуется извлечь матрицу с лазерным приводом.
3. Паяльник и набор отверток для закручивания.

Первым шагом будет являться разборка привода старого дисковода компьютера. Оттуда нам следует извлечь прибор. Будьте аккуратны, чтобы не повредить само устройство. Привод дисковода должен быть пишущим, а не просто читающим, дело в строении матрицы устройства. Сейчас в подробности вдаваться не будем, но просто используйте современные нерабочие модели.

После этого, вам обязательно нужно будет извлечь красненький диод, который прожигает диск во время записи на него информации. Просто взяли паяльник и распаяли крепления этого диода. Только ни в коем случае не бросайте его. Это чувствительный элемент, который при повреждениях может быстро испортиться.

При сборке самого лазерного резака следует учесть следующее:

1. Куда лучше установить красный диод
2. Каким образом будут запитываться элементы всей системы
3. Как будут распределяться потоки электрического тока в детали.

Помните! На диод, который будет выполнять прожиг, требуется намного больше электричества, нежели на элементы указки.

Решается эта дилемма просто. Диод из указки меняется красной лампочкой из привода. Разобрать указку следует с той же аккуратностью, что и дисковод, повреждения разъемов и держателей, испортят ваш будущий лазер для резки металлов своими руками. Когда вы это сделали, можно приступать к изготовлению корпуса для самоделки.

Для этого вам потребуется фонарик и аккумуляторные батарейки, которые запитают лазерный резак. Благодаря фонарику у вас получится удобная и компактная деталь, не занимающая много места в быту. Ключевым моментом оборудования такого корпуса является правильно подобрать полярность. Удаляется защитное стекло с бывшего фонарика, чтобы оно не являлось преградой для направленного луча.

Последующим действием является запитка самого диода. Для этого вам необходимо подключить его к зарядке аккумуляторной батареи, соблюдая полярность. В завершении проконтролировать:

• Надежность фиксации устройства в зажимах и фиксаторах;
• Полярность устройства;
• Направленность луча.

Неточности докрутить, а когда все готово можно поздравить себя с успешной завершенной работой. Резак готов к использованию. Единственное, что нужно помнить — его мощность намного меньше, чем мощность производственного аналога, поэтому слишком толстый металл ему не под силу.

Осторожно! Мощности прибора достаточно, чтобы навредить вашему здоровью, поэтому будьте осторожны во время управления и старайтесь не запихивать пальцы под луч.

Усиление самодельной установки

Для усиления мощности и плотности луча, который и является главным режущим элементом, следует приготовить:

• 2 «кондера» на 100 пФ и мФ;
• Сопротивление на 2-5 Ом;
• 3 аккумуляторные батарейки;
• Коллиматор.

Ту установку, которую вы уже собрали можно усилить, чтобы в быту получить достаточно мощности для любых работ с металлом. При работе над усилением помните, что включить напрямую в розетку ваш резак будет для него самоубийством, поэтому следует позаботиться о том, чтобы ток сперва попадал на конденсаторы, после чего отдавался батарейкам.

При помощи добавления резисторов вы можете повысить мощность вашей установки. Чтобы еще больше увеличить КПД вашего устройства, используйте коллиматор, который монтируется для скапливания луча. Продается такая модель в любом магазине для электрика, а стоимость колеблется от 200 до 600 рублей, поэтому купить ее не сложно.

Дальше схема сборки выполняется так же, как было рассмотрено выше, только следует вокруг диода накрутить алюминиевую проволоку, чтобы убрать статичность. После этого вам предстоит измерить силу тока, для чего берется мультиметр. Оба конца прибора подключаются на оставшийся диод и измеряются. В зависимости от нужд вы можете урегулировать показатели от 300 мА до 500 мА.

После того, как калибровка тока выполнена, можно переходить к эстетическому декорированию вашего резака. Для корпуса вполне сойдет старый стальной фонарик на светодиодах. Он компактный и умещается в кармане. Чтобы линза не пачкалась, обязательно обзаведитесь чехлом.

Хранить готовый резак следует в коробке или чехле. Туда не должна попадать пыль или влага, иначе устройство будет выведено из строя.

В чем разница между готовыми моделями

Стоимость является главной причиной, почему множество умельцев прибегают к изготовлению лазерного резака своими руками. А принцип работы заключается в следующем:

1. Благодаря созданию направленного лазерного луча происходит воздействие на металл
2. Мощное излучение заставляет материал испаряться и выходить под силой потока.
3. В результате благодаря малому диаметру лазерного луча получается высококачественный срез заготовки.

Глубина врезания будет зависеть от мощности комплектующих. Если заводские модели оборудуются высококлассными материалами, которые обеспечивают достаточный показатель углубления. То самодельные модели способны справиться врезаться на 1-3 см.

Благодаря таким лазерным установкам можно сделать уникальные узоры в заборе частного дома, комплектующие для декорирования ворот или ограждений. Существует всего 3 вида резаков:

1. Твердотельные. Принцип работы завязан на использовании специальных сортов стекла или кристалликов светодиодного оборудования. Это недорогие производственные установки, которые используются на производстве.
2. Волоконные. Благодаря использованию оптического волокна можно получить мощный поток и достаточную глубину врезания. Они являются аналогами твердотельных моделей, но благодаря своим возможностям и характеристикам по производительности лучше их. Но и дороже.
3. Газовые. Из названия понятно, что для работы используется газ. Это может быть азот, гелий, углекислый газ. КПД таких устройств на 20% выше, чем у всех предыдущих. Их используют для резки, сварки полимеров, резины, стекла и даже металла с очень большим уровнем теплопроводности.

В быту без особых затрат можно получить только твердотельный лазерный резак, но его мощности при грамотном усилении, которое было разобрано выше, хватает для выполнения бытовых работ. Теперь у вас есть знания относительно изготовления такого устройства, а дальше только действовать и пробовать.

А у вас есть опыт в разработке лазерного резака по металлу своими руками? Поделитесь с читателями, оставив под этой статьей комментарий!

Это одна из самых современных технологий, используемых не только на производстве, но и в небольших мастерских. Данный способ при правильном подборе вида оборудования подходит практически для всех металлов, позволяет делать обычную и художественную (фигурную) резку. Чтобы добиться хороших результатов, необходимо ориентироваться в технологиях и принципах работы этого оборудования.

Мощность лазера для раскроя металлических заготовок различной толщины

Резка лучом лазера термическая, дает возможность добиться точности, почти полностью исключающей необходимость в дальнейшей обработке. Чтобы повысить эффективность, применяются различные газы: кислород, углекислый газ, азот, водород, гелий, аргон. Выбор зависит от вида материала, толщины заготовки, планов по поводу последующей обработки. Если для раскроя требуется очень высокая температура, используется кислород. Для работы с цирконием или титаном подходит только аргон.

Любой лазерное оборудование состоит из:

• механизма (системы), обеспечивающего подачу энергии;
• тела, генерирующего луч (твердого, волоконного, в виде смеси газов);
• зеркал (резонатора).

В твердотельное лазерное оборудование размещается диод и стерженек, изготовленный из рубина, неодима или граната. В волоконных лазерах элементом, генерирующим луч, (иногда и резонатором) служит оптическое волокно. В газовом оборудовании используются газы или их смеси. Мощность и сфера применения полностью зависят от вида оборудования:

• твердотелые (для латуни, меди, алюминия и сплавов из него) – 1-6 кВт;

• СО₂-лазеры (для любых тонких металлических заготовок) – 600-8000 кВт;
• газодимамические – от 150 кВт.

Для резки металла мощность лазера 450-500 Вт (кроме цветных металлов, для которых требуется от 1 кВт). Наиболее эффективен этот способ при толщине заготовок, толщина которых не превышает 6 мм. При 20-40 мм лазерное оборудование применяется редко. Для металла большой толщины лазерная резка (от 40 мм) почти не встречается.

Зависимость мощности от толщины заготовки

Толщина заготовки (мм)

Сталь (легированная, углеродистая)

Для обработки легированной и углеродистой стали в качестве вспомогательного элемента используется кислород, для нержавеющей стали – азот с давлением до 20 атмосфер. Цветные металлы и алюминий отличаются высокой теплопроводностью и низким уровнем поглощения лазерного луча. Для раскроя этих материалов используется твердотелый лазер, работающий в режиме импульсов.

Важно! Для резки металла толщиной 1мм выбор мощности лазера зависит от вида материала. Для стали достаточно 100 Вт, для титана необходимо 600 Вт.

Лазерный диод для резки металла

Лазерный диод для резки металла – полупроводниковый лазер, сконструированный по принципу p-n гомоструктурного диода. Полупроводником служит пластина, верхний слой которой создает n-области (отрицательную), нижний — p-область (положительную). Переход p-n сравнительно большой и плоский. Торцы по бокам служат резонаторами. Фотон, который движется перпендикулярно, отражается от торцов несколько раз, только потом сможет выйти.

В процессе прохода вдоль торцов создаются новые фотоны, излучение усиливается, начинается генерация луча. В момент выхода он сильно расходится, поэтому собирается линзами. Лазерные диоды для резки металла с большой мощностью (10 микрометров) дополнительно излучают углекислый газ (CO₂).

Важно! Оборудование этого типа отличается повышенной производительностью, сравнительно низкой стоимостью

СО₂ лазер (углекислый) для раскроя металла

Углекислые лазеры обладают характеристиками, делающими их идеальными для раскроя в промышленности. Первое — длинные инфракрасные волны, идеальные для нагрева. Второе — высокая эффективность (от 30%). Использование углекислого газа делает срез более гладким (если сравнивать с оборудованием со стекловолокном). Расширяется сфера применения, инвестиции быстро окупаются.

Недостаток СО₂ лазер для резки металла – необходимость в оптических зеркалах, оснащенных сапфировыми элементами и золотом. Кроме того, этот вид оборудования требует высокого электрического разряда на этапе формирования луча. Для резки металла (нержавеющей стали, алюминия) толщиной 2 мм достаточно мощности 160 Вт, если применяется лазер этого типа. При повышении мощности до 200 Вт можно резать листы толщиной 3 мм.

Активная среда состоит из смеси углекислого газа, гелия, неона. В зависимости от того, какая для резки металла нужна мощность лазера, может добавляться ксенон или водород. Пропорции тоже меняются, исходя из требований к свойствам луча, но объем СО₂ не превышает 20%. На рынке доступно оборудование этого вида с мощностью 1 кВт, 3-5 кВт и 10 кВт.

Длина волны лазера для резки металла

На поглощение материалом лазерного луча существенно влияют качества волны: длина и спектр. Длина волны лазера для резки металла полностью зависит от вида материала. Если рассматривать волоконный лазер, то один его узел создает луч с волной 1 мкм (миллимикрон). Если требуется более длинный луч, используется сумматор, объединяющий лучи нескольких модулей. Показатели твердотелых моделей отличаются мало – длина волны так же 1 мкм. Эти виды лазеров являются идеальным вариантом для резки практически всех видов металлов (даже благородных). Для резки металла (нержавейки) 20 мм мощность волоконного лазера – от 2 кВт.

В углекислых лазерах длина волны достигает 10,6 мкм, что создает более высокую плотность на обрабатываемой поверхности. Этот вид оборудования применяется для раскроя стекла, древесины, стеклопластика, демонстрируя высокое качество резки даже при большой толщине.

При выборе оборудования мало изучить технические характеристики: тип излучателя, мощность, длину волны, точность и качество реза. Важно точно определить требования конкретного производства. Мощность лазера для резки металла (например, нержавейки) толщиной 3 мм не может быть ниже 500 Вт. В противном случае снизится производительность, материал будет перегреваться. На первый взгляд может подойти СО₂-лазер требуемой мощности. Но в данном случае необходимо учесть длину волны, которая не совсем подходит для металлических заготовок.

Совет! Чтобы не ошибиться, перед покупкой необходимо все точно рассчитать или посоветоваться с квалифицированным специалистом.