🏭 GISTROY® — инженерия и производство
Дорогие друзья!
Когда впервые видишь работу СО₂-лазера, кажется, что это настоящее волшебство: луч света режет материал, создавая узоры. Для меня это был момент открытия, когда идея в голове буквально оживала на глазах, превращаясь в готовую деталь.
Этот процесс учит уважать технологию и ценить точность. СО₂-лазер становится не просто инструментом, а партнёром в работе. И именно такие ощущения делают техническое ремесло чем-то большим, чем просто работа руками.
Gistroy — крупнейшее сообщество по автоматизации, логистике и промышленному оборудованию в СНГ. Здесь вы найдёте ответ на любой вопрос из мира станков, поставок и интеграции. Мы предлагаем полный цикл решений: от подбора и поставки оборудования до внедрения и точной настройки на объекте. Поддержка без выходных, экспертная помощь на каждом этапе.
Лазеры на углекислом газе (CO2) - это один из наиболее распространенных типов лазеров, которые используются в многих отраслях, включая медицину, промышленность и искусство. Они обладают высокой эффективностью и способны генерировать очень мощные лучи.
CO2 лазеры работают на длине волны около 10,6 микрометров, что попадает в инфракрасный диапазон. Это делает их идеальными для обработки материалов, которые хорошо поглощают инфракрасное излучение, таких как дерево, пластик, стекло, ткань и некоторые металлы.
Основные области применения CO2 лазеров включают:
— Гравировка и резка: CO2 лазеры широко используются для гравировки и резки различных материалов, включая дерево, пластик, стекло и металл. Они могут производить очень точные и детализированные узоры и рисунки.
— Медицина: В медицине CO2 лазеры используются для резекции (удаления) тканей и для косметических процедур, таких как удаление морщин и шрамов.
— Промышленность: В промышленности CO2 лазеры используются для сварки, резки и травления металлов и других материалов.
Важно отметить, что при работе с CO2 лазерами необходимо следовать строгим мерам безопасности, включая защиту глаз и кожи от инфракрасного излучения.
Лазер co2 является одним из первых газовых лазеров. Первый co2 был разработан в 1964 году инженером-электриком Чандра Кумар Наранбхай Патель. На сегодняшний день газовые лазеры являются одними из самых мощных с непрерывной подачей излучения. Для того чтобы ощутить всю мощность co2, необходимо рассмотреть принцип его работы.
Передача энергии накачки происходит с помощью молекул N2 (азота) к молекулам co2 (углекислого газа). В качестве активной среды, которая находится в трубке, используют смесь газов, а именно диоксид углерода (co2), азота (N2), гелия (Не), в некоторых случаях водорода (Н2), водяного пара или ксенона (Хе).
Принцип работы заключается в том, что с помощью электрической накачки молекулы азота возбуждаются и переходят в метастабильное состояние, в котором передают свою энергию возбуждения молекулам co2. Молекула углерода переходит в возбужденное состояние и испускает на атомном уровне один фотон. Далее данный фотон сталкивается с атомами другой возбужденной молекулы co2, которая испускает уже два фотона. И так, в трубке образуется большое количество фотонов.
Другие газы, например, гелий необходим для релаксации молекул и понижения тепла. Водяной пар или водород могут повторно окислить угарный газ, который образуется при разряде, в углекислый газ и реакция начнется заново. Далее, в трубке расположено два зеркала, одно сначала трубки непрозрачное, которое изготавливается, в основном, из меди (Cu), второе на выходе луча, полупрозрачное, изготавливается из алмаза, так как последний имеет высокую прочность, степень прозрачности и обеспечивает сохранность всей системы из-за нечувствительности к тепловым перепадам.
Именно оно пропускает фотоны, но не все, а только их часть, чтобы в трубке оставалась другая часть данных частиц для воспроизведения себе подобных. Выходя из полупрозрачного зеркала, фотоны попадают сначала на пространственный фильтр, который очищает лазер от боковых мод, а потом на линзу, которая собирает частицы в прямой луч.
Плюс заключается в том, что все фотоны имеют одинаковую длину волны, движутся параллельно друг другу, поэтому лазерный луч не рассеивается, в отличие от обычного света. Современные лазерные станки co2 являются горизонтальными, поэтому для направления луча на материал используют систему зеркал, которые отражают луч под необходимым углом. Луч попадает на каретку, содержащую последнее зеркало под углом 90 градусов, которое направляет луч уже на материал.
Излучение в co2 происходит на длине волны в 10.6 мкм. Средняя мощность составляет от нескольких десятков ватт до нескольких киловатт.
Непроточные с запечатанными трубками. Его используют для получения мощностей от нескольких ватт до нескольких сотен ватт. Непроточный лазер отличается от других нем, что газ и весь оптический путь находятся в запаянной трубке. Газовые трубки являются прочными и компактными установками, срок службы которых достигает несколько тысяч часов.
Диффузно-охлаждающие. Газ в данных типах расположен между двух плоских RF-электродов, охлажденных водой. При создании избыточного тепла он передается на электроды путем диффузии. Данный лазер вырабатывает несколько киловатт мощности.
Лазеры, имеющие быстрое осевое и поперечное течение потока. Избыточное тепло в данном лазере поглощается за счет быстрого течения газовой смеси, которая переходит через внешний охлаждающий элемент, например, воду. Указанный вид лазеров выдает мощность в несколько киловатт.
Лазеры, имеющие поперечно возбужденную среду. Он отличается наличием высокого газового давления. Поперечные возбуждения осуществляются с помощью серии электродов вдоль трубки, так как напряжение, которое необходимо для продольного разряда, становится быстро высоким. Так как газовый разряд не может быть стабильным при высоком давлении в трубке, лазер данного вида может работать только в импульсном режиме. Лазер с поперечно возбужденной средой выдает мощность в несколько десятков киловатт.
CO2 с мощностью в несколько мегаватт. Они используются в противоракетном оружии. Отличительная особенность таких мощных лазеров заключается в том, что энергия подается не с помощью газового разряда, а посредством химической реакции, что на выходе дает огромную мощность.
— Высокое качество резки и тонкость шва.
— Высокая скорость работы. Так как co2 обладают высокой мощностью, работа по резке и обработке материалов происходит быстрее.
— Лазерные станки co2 из-за высокой мощности вырабатываемого лазера являются высокопроизводительными.
— Так как co2 работают по принципу передачи энергии накачки молекул N2 к молекулам co2, а активной средой выступает газ, то при их использование отсутствуют твердые отходы.
— Низкие шумы и вибрации. Лазерные установки co2 практически не производят шума, процесс создания лазерного луча происходит в закрытой трубке, что дополнительно поглощает дополнительные вибрации.
— Неподвижность режущего материала. В станках с co2 предусмотрена оптическая система, которая выводит луч на поверхность материала, а каретка, на движущейся части установки, обеспечивает движение лазера в необходимых направлениях и неподвижность режущего материала.
— Широкий диапазон обрабатываемых материалов. С помощью co2 можно резать пластик, ткань, кожу, картон, бумагу.
— Низкое потребление энергии.
— Отсутствие брака. Сo2 оснащены числовым программным управлением (ЧПУ), с помощью которого лазер выполняет точные движения и разрезы, которые соответствуют заданному в программе эскизу.
— Универсальность. Программное обеспечение лазерных станков co2 предоставляет возможность выполнить сложную резку, тем самым воплотить в реальность сложную виртуальную модель.
— Взаимозаменяемость элементов. Для увеличения мощности установки в лазерах co2 существует возможность замены лазерной трубки без каких-либо последствий для всего станка.
— Легкость обслуживания.
— Выбор интенсивности излучения. На co2 существует возможность выбора режима изучения, что дает возможность обрабатывать материалы различной природы и создавать углубления различной глубины.
— Возможность резки деформируемых материалов. При резке материалов лазером co2 отсутствует соприкосновение поверхности обрабатываемого материала и каретки. Благодаря этому с помощью лазера co2 возможно осуществлять резку бумаги и ткани.
— Отсутствие необходимости дополнительной обработки краев изделия. Ввиду большой мощности лазера co2, последний оставляет аккуратный, ровный разрез, который не нуждается в дополнительной шлифовке и обработке.
— Компактность. Лазеры co2 имеют компактные модели, которые не занимают много места.
— Ограниченный объем газа в газовой трубке, который со временем израсходуется.
— Хрупкость газовой трубки. Трубка, которая используется в co2, создается из стекла, которое при неосторожном движении, сильном нажатии и неправильной, небрежной транспортировке может разбиться.
— Необходимость постоянного охлаждения. При создании в газовой трубке лазера температура смеси повышается. Для того чтобы лазерный станок не перегрелся и не пришел в негодность необходимо установить систему охлаждения, которая будет постоянно охлаждать газовую трубку.
— Различная мощность для различных материалов. Тот момент, когда одно из преимуществ оборачивается недостатком. Так как различные материалы имеют разную природу, для их резки необходимо подбирать соответствующую мощность лазера. В противном случае изделие будет испорчено.
— Сбои в работе при низких мощностях.
— Ограниченная способность работы с металлом. С помощью co2 возможна только гравировка металла.
Перед тем, как приобрести станок с co2 необходимо задать себе следующие вопросы:
— Что вы будете делать? Необходимо определить для каких целей станок будет приобретен. Например, для создания какого-либо продукта или оказания услуги. В зависимости от выбранной цели можно выбрать подходящий тип лазера, гравировальный аппарат, в случае если работа заключается в гравировки изделий, нанесение на поверхность материалов рисунков либо раскройщик, если необходима резка деталей. Также нужно определить какой объем производства будет запланирован: крупное производство, либо небольшое дело.
— Какой материал вы будете обрабатывать? Все материалы имеют свои стандартные размеры. Станки также имеют определенные стандартные размеры. От размера материала напрямую зависит то, какое рабочее поле станка необходимо выбрать.
— Какое рабочее поле необходимо? Все станки с co2 по размеру разделяются на несколько видов.
— Какая должна быть комплектация станка? Качественный станок должен быть выполнен из толстого качественного железа. Если необходимо приобрести напольный станок, то последний должен иметь раму.
— Какое необходимо помещение?
Все станки с co2 по размеру разделяются на следующие виды:
Настольные:
— Рабочая зона – 600х400 мм.
— Место - для работы в гараже, в мастерской.
— Размер - занимают мало места.
— Производительность - позволяет создавать небольшие партии изделий.
Среднеформатные:
— Рабочая зона – от 600х900мм до 1600х1000мм.
— Место - для мастерских, на производствах разного масштаба.
— Размер - занимает мало места.
— Производительность – позволяет создавать среднее количество изделий для небольшого производства.
Широкоформатные:
— Рабочая зона – 2000х3000 мм;
— Место – на производствах большого масштаба;
— Размер – занимают большое пространство в помещении и требуют дополнительное место для размещения материалов и возможность помещения их на станок (для разворота листа материала и расположения его в станке);
— Производительность – позволяет обрабатывать и создавать большое количество единиц продукции;
— Подходят для резки или гравировки крупных материалов.
От глубины опускания стола зависит то, насколько толстый материал необходимо обработать.
Столы различают:
— Фиксированные. Данный тип стола подходит для плоских материалов, раскроя ткани, гравировки на тонких материалах, так как в данном случае нет необходимости опускать или поднимать стол.
— Регулируемые столы. Данные столы предназначены для обработки толстых материалов, например, толстого поролона. В свою очередь регулируемые столы бывают автоматизированными и ручными.
— Автоматизированные регулирующие столы. Они необходимы, если осуществляется обработка материалов разной толщины. Данные столы имеют механизм опускания, который может быть оснащен либо ремнем, либо цепным приводом. Большой недостаток ремней заключается в том, что их необходимо постоянно регулировать, так как последние имеют свойство растягиваться.
— Ручные. Регулируются с помощью механического опускания посредством ручки.
Столы лазеров co2 делятся на несколько видов:
— Ламеливые. Данные столы состоят из ламелий (металлические перегородки), которые расположены параллельно друг другу на равных расстояниях. Указанный стол подходит для обработки только толстых материалов. Если попытаться обработать на данном станке ткань, бумагу, картон или мелкие детали, то материалы провиснут, а детали провалятся внутрь установки, что привет к поломке всего лазера.
— Сотовое покрытие стола. За счет данной поверхности возможна обработка бумаги, ткани и других тонких материалов.
— Конвейерные столы. Такие столы предназначены для обработки рулонных изделий и представляют непрерывную подачу материала. На данном столе можно обрабатывать бумагу, картон, ткань, кожу.
От мощности трубки зависит скорость ее работы и толщина материала, который возможно будет разрезать лазером из данной трубки. Мощность трубки co2 может быть от 40 Ватт до 400 Ватт.
В зависимости от мощности и от срока службы трубки разделают следующие станки:
— Настольные станки. Мощность – 40-50 Ватт. Срок службы трубки – 1500-3000 часов.
— Среднеформатные станки. Мощность – 60-80 Ватт. Срок службы трубки – 6500-10000 часов.
— Широкоформатные станки. Мощность - 100-400 Ватт. Срок службы трубки - 6500-10000 часов.
Мощность блока розжига должна соответствовать мощности лазерной трубки. То есть, мощность блока розжига должна быть не ниже, чем мощность трубки.
Виды направляющих:
— Роликовые - используются на небольших станках, например настольных.
— Рельсовые - в свою очередь делятся на рельсовые круглые и рельсовые прямоугольные. Данные направляющие используется на больших производственных лазерных станках.
Немаловажный вопрос при выборе лазера co2 - это помещение, в котором будет стоять последний. Более того, помещение должно позволять хранить расходный материал, иметь возможность поместить расходный материал в лазер. Немало важно, что при установке станка в помещение, между станком и стенами помещения должно быть расстояние 0,5 – 1 метра. Таким образом, помещение необходимо выбирать в зависимости от размеров станка.
Резюмируя все вышеизложенное, можно сделать вывод, что лазеры co2 являются одними из самых мощных установок по резке, полировки и иной обработки материалов разной природы. Лазерные станки co2 не производят отходов так как режущим инструментом выступает лазер, образующийся на атомном уровне в газовой трубке. Для приобретения такой высокотехнологичной установки необходимо решить: для каких целей последняя приобретается, что будет обрабатывать станок, каких размеров, в каком объеме, а также заранее выбрать подходящее по размеру помещение.
CO₂ лазер использует газовую смесь (углекислый газ, азот, гелий), которая возбуждается электрическим разрядом. В результате формируется инфракрасный луч с длиной волны около 10,6 мкм. Этот луч способен точно резать и гравировать неметаллические материалы.
Существуют гелий-неоновые (HeNe), аргоновые, криптоновые, азотные и эксимерные лазеры. Каждый тип отличается длиной волны и применением: от научных исследований до медицинских и промышленных задач. CO₂ — один из самых мощных и распространённых в промышленности.
CO₂ лазеры обладают высокой мощностью, низкой стоимостью на ватт, большой рабочей областью и способностью обрабатывать дерево, акрил, ткань, кожу и пластик. Они хорошо подходят для резки, гравировки и маркировки неметаллических материалов.
Основные минусы — чувствительность оптики к загрязнению, необходимость регулярной юстировки зеркал, громоздкость системы охлаждения и неспособность эффективно резать металл без дополнительных модификаций.
Оценивайте мощность трубки (от 40 до 150 Вт), размер рабочего поля, тип охлаждения, совместимость с программами, комплектацию и надёжность поставщика. Для дома подойдёт 50–60 Вт, для бизнеса — от 80 Вт с чиллером и вытяжкой.
CO₂ лазеры используются в производстве сувениров, рекламной продукции, упаковки, мебельной фурнитуры, а также в архитектурных макетах, кожевенном деле и изготовлении трафаретов. Это универсальный инструмент для точной обработки органических материалов.
СО₂ лазеры — это универсальные и мощные инструменты, которые заняли прочное место в производстве, ремесле и дизайне. Они способны обрабатывать широкий спектр материалов — от дерева и акрила до тканей и кожи, обеспечивая при этом высокую точность, чистоту реза и возможность сложной гравировки. Их конструкция, основанная на газовой трубке и системе зеркал, позволяет создавать направленный инфракрасный луч, который не требует физического контакта с материалом, что снижает износ оборудования и риск повреждения заготовки.
При всех преимуществах, СО₂ лазеры требуют внимательного подхода к выбору и эксплуатации. Необходимо учитывать мощность трубки, размер рабочего поля, тип охлаждения, а также условия, в которых будет работать оборудование. Важную роль играет и подбор правильных настроек под конкретный материал, чтобы избежать брака и достичь оптимального качества.
Правильно подобранный и настроенный СО₂ лазер способен стать надёжным помощником как в небольших мастерских, так и на крупных производствах. Его универсальность и производительность делают его выгодным вложением, а при грамотном обслуживании он прослужит долгие годы, открывая новые горизонты для реализации идей и проектов.
