Какой газ использовать при лазерной резке металла?

Основные виды газов для резки металла

Для начала уточним, что газом мы называем и азот, и кислород, и воздух. Воздух, в данном случае, тоже газ. При резке лазером, хоть СО2, хоть волоконным, через сопло вместе с лазером подаётся газ для того, чтобы удалить из зоны резки продукты горения и помочь лазеру обрабатывать материал.

С каким из газов выгоднее работать? Этот вопрос изначально некорректен

Выбор газа для лазерной резки металла зависит от материала, с которым вы планируете работать, и от его толщины.

Азот

Азот подходит для резки нержавеющей стали, алюминия или латуни.

Воздух

Он подойдет для работы с черные металлы толщиной до 3 мм.

Кислород

Им лучше резать черные металлы толщиной 3 мм и более.

Кислород и аргон для резки метала

Кислородная резка самая дешёвая, но он часто вступает в реакцию с обрабатываемым металлом.

Например, кислородом НЕЛЬЗЯ резать нержавеющую сталь. Если резать ее кислородом, то материал по сути будет гореть, а горение — это ни что иное, как окисление при высокой температуре, и кислород — катализатор горения. Таким образом, из нержавейки мы сделаем ржавейку: окислим её, то есть попросту уберем все её нержавеющие свойства.

Похожая ситуация обстоит с латунью и алюминием. Это мягкие металлы, и резка кислородом просто перегревает их. Качественного реза таким образом не получится.

Кислородом обычно режут черные металлы. У них нет нержавеющих или других особых свойств, поэтому и сохранять там нечего

Азотная резка намного дороже. Но азот — это негорючий газ. Он инертный, в нем ничего не горит, и он выполняет другую функцию — предохраняет металл от окисления, охлаждает его и удаляет продукты горения из зоны реза. Таким образом, он сохраняет свойства обрабатываемого металла. 

Поэтому азот целесообразнее использовать при обработке практически всех металлов, кроме черных. Их можно резать и азотом, но это будет избыточно и слишком дорого.

Ещё один нюанс: азотом можно резать всё, кроме титана. Он при лазерной резке вступает в реакцию с азотом, крошится и теряет свою структуру и свойства. Для резки титана нужен аргон.

Конечно, можно резать и на воздухе, но есть несколько очень важных нюансов.

Воздух для резки металла

Существует мнение, что резать лазерная резка металла воздухом — это дёшево и сердито. Нужно только один раз заплатить за компрессор — и все. Но на самом же деле нет: воздушная резка тоже стоит денег.

Минусы использования воздуха для резки металла

Лазерная резка металла воздухом сопряжена с большими разовыми вложениями.  Помимо компрессора, вам потребуется качественная система фильтрации. Ее стоимость порой уже может достигать стоимости самого компрессора. 

Компрессор также придется будет обслуживать — менять масло. А фильтры иногда могут выходить из строя. Три месяца вот нормально работали, а потом раз — и начали плеваться. Конденсат с ресивера летит, вот это вот всё. И если один раз засорить тракт, а потом поставить воздух с нормальными фильтрами, это всё равно не поможет — придётся чистить сам тракт, продувать его спиртом.

При работе с воздухом нужно очень сильно очищать и осушать воздушный тракт

Любая влага и масло, которые полетят из компрессора, осядут на защитных стёклах. Из-за этого придётся менять стекла по несколько раз в час. 

Для нормальной резки воздухом нужно давление 1,6-1,8 МПа. Но чтобы после всех осушителей и систем фильтрации добиться такого давления на выходе, до фильтров должно быть 20-25 атмосфер. А такой компрессор уже стоит нормальных денег. Поэтому стоимость компрессора с хорошей системой осушителей будет стоить дорого.

Резюме по воздуху:

Воздух актуален только если вы режете материал не больше 1,5 мм и если не гонитесь за цветом кромки. Если резать нержавейку воздухом, то торец будет не белый, а слегка желый, так как воздух содержит 8-10 процентов кислорода.

Воздух — это не бесплатно. Это сложно и дорого. Чтобы вся эта система нормально работала, в нее придется серьезно вложиться. Если вы каждый раз режете разные металлы — лучше работайте на других газах

Давление газа при резке металла лазером

Итак, на станке есть два гнезда подключения вспомогательного газа — нерегулируемый тракт для азота или воздуха и кислородный тракт с регулятором давления.

• Первый идёт напрямую в рабочую голову. То есть как на баллоне на редукторе выставил давление, так оно и работает;
• А второй, тракт, кислородный, требует очень точной регулировки давления. Поэтому здесь и стоит специальный регулятор производства японской фирмы SMC. Он позволяет выставлять точные параметры давления резки напрямую из программы.

Когда мы режем материал, его необходимо сначала пробить. В момент пробоя давление должно быть 0,15-0,2 МПа, а в процессе резки — достаточно 0,5-0,6 МПа, и станок должен регулировать это расхождение в давлении.

Если кислородом пробивать материал с таким же давлением, с каким режешь, то полетят брызги расплавленного металла. С азотом таких заморочек нет.

Можно поставить условные 2 МПа и пробивать и резать на одном и том же давлении. 

Регулятор давления газа в металлорезе

Возвращаясь к регулятору давления, на него нельзя подавать более 1 МПа. Он в лучшем случае будет просто спускать избыточное давление, и у вас будет перерасход кислорода. В худшем случае — станок просто выйдет из строя.

Для резки азотом нормальное давление составляет 1,6-1,8 МПа, а с кислородом — 0,5-0,6 МПа. То есть газа в таком случае расходуется в три раза меньше. 

Однако, несмотря на то, что кислородная резка дешёвая, она сложная и требует опыта в настройке параметров

Чуть-чуть отклонение по давлению, не тот диаметр сопла — и получится плохой рез.

Но если уметь работать с кислородом, то он получается эффективнее и дешевле, чем азот или воздух

Газовое оборудование и оборудование рабочего места для резки металла лазером

Газ для резки металла может поставляться в следующем оборудовании:

• Баллонах 40 или 70 литров. Это не очень удобно, так как их приходится часто менять и тратить на это дополнительное время;
• Матрицах баллонов, по 25 штук, обвязанных шлангами. Этого хватает на дольше, но она занимает больше места и сложнее в заправке и транспортировке; 
• Газификаторах. Это большой баллон, в котором газ находится в жидком состоянии. Именно поэтому газ из газификатора очень чистый и занимает меньше места. 

Не стоит гнаться за чистотой газа три девятки (99,999%) или четыре девятки (99,9999%). Девяносто девять сотых (99,99%) уже будет достаточно. Остальное — избыточно. Это финансово нецелесообразно и будет стоить космических денег. ОЧ (очень чистый) или ОСЧ (особо чистый) газа достаточно. Протестируйте и определитесь, что вам больше подходит.

Сервис и ремонт лазерного станка по металлу

Многие могут продать металлорез, но не у всех есть такой опыт и багаж знаний, как у наших менеджеров и сотрудников сервисной службы.

Возможно в этой статье было много непонятных для вас терминов. Но не пугайтесь: мы доступно расскажем вам обо всех нюансах и научим правильно работать на станке!

Наше обучение длится три дня. За это время вы узнаете всё что нужно о строении станка и его обслуживании. Мы научим вас подбирать настройки под разные типы материалов разной толщины, и покажем, как работать с режимами резки, которые упрощают работу и помогают экономить время и материалы.

У нас есть успешный опыт работы с различными производствами, и поэтому можем многому вас научить, поделиться опытом и дать уникальные советы, как оптимально настроить ваше производство.