Типы оптоволоконных лазерных станков и лазерных источников

В предыдущей части мы рассмотрели самые частые ошибки, которые производители совершают при выборе и покупке лазерных станков, а также привели варианты их решений. Однако основная проблема заключается в том, что покупатель просто не знает, какой именно станок наилучшим образом подойдет для обработки материала, с которым работают на производстве. Ведь среди волоконных лазеров есть значимые различия – как в конструкции станка, так и в производителях источников лазерного излучения.

Сегодня мы предлагаем вам ознакомиться с различными типами станков, чтобы помочь в выборе именно вашей конфигурации.

Конструкция станка: открытая платформа или защитная кабина

Первое, на что стоит обратить внимание и что без внимания оставить не получится – это наличие кабинетной защиты или отказ от нее. Разница здесь не только в цене, но и в организации рабочего пространства и безопасности:

Открытые станки (без кабины или с легкими защитными шторками) привлекательны невысокой стоимостью и удобством загрузки крупногабаритных листов при наличии сменных столов и развитой приточно-вытяжной вентиляции в цеху. Однако они предъявляют строгие требования к цеху:

• Требуется выделенная зона с защитным ограждением от воздействия лазерного излучения по периметру.
• Наличие специальных защитных очков у оператора.
• Сложная организация эффективного дымоудаления и удаление пыли по всей площади стола.

Среди недостатков станков с открытой конструкцией можно выделить более низкий уровень встроенной безопасности и локализации дыма/искр, а также простаивание работы при смене листа, в случае отсутствия сменных столов.

Станки с закрытой кабиной соответствуют классу лазерной безопасности 1 и не требуют дополнительных средств защиты. Кабина выполняет роль герметичного кожуха, внутри которого организованы мощные зональные вытяжки, что обеспечивает чистоту рабочего места, лучшее качество воздуха в цехе и стабильность оптической системы.

Недостатки подобного решения – увеличенные габариты и более высокая цена.

Сравнение конструкции

Параметр	Кабинетная защита	Открытая платформа
Безопасность	Класс 1, защитные очки не требуются	Требуются защитные очки, ограждение зоны
Дымоудаление	Эффективное зональное, встроенное	Требует установки мощной системы дымоудаления
Удобство загрузки	Сдвижные стенки/рольставни, полный доступ	Открытый доступ со всех сторон
Требования к цеху	Стандартное освещение, возможность размещения на общих площадях	Отдельное помещение или огороженный участок
Стоимость	Высокая	Низкая в сравнении со станком с кабинетной защитой

Рекомендация: если станок приобретается для промышленного цеха с постоянной загрузкой, работой в 2-3 смены и высокими требованиями к экологии труда рекомендован выбор модели с защитной кабиной и встроенной системой фильтрации. Открытая платформа оправдана в небольших ремонтных мастерских, при обработке единичных крупноформатных листов или при непостоянной загрузке.

Специализация по типу материала: лист, труба или комбинированная обработка

Современные оптоволоконные станки делятся на три большие группы по виду обрабатываемого материала:

• Станки для резки листа оснащены рабочим столом с ламелями и рассчитаны на резку листового металла. Они обеспечивают максимальную производительность и точность при резке листового материала. Особенно рекомендуется делать выбор в пользу станков с кабинетной защитой и сменными столами.

• Станки для резки труб имеют вращающиеся патроны (передний и задний), серво- или пневматические поддержки и загрузочно-разгрузочное устройство. Они предназначены для обработки профилей и круглых труб, уголков и швеллеров, обеспечивая обработку труб диаметром до 715 мм по всей длине без остатка.

• Комбинированные станки (лист + труба) – на единой станине смонтированы и стол для обработки листов, и трубный модуль. Смена с одного типа материала на другой занимает от нескольких минут до получаса при необходимости переналадки патронов трубного модуля. Зачастую, комбинированный станок кажется универсальным и идеальным решением для предприятий с широкой номенклатурой, но низкими объемами партий. Однако, ввиду ряда значительных недостатков, рекомендуется сделать выбор в пользу двух отдельных станков – для резки листа и для резки труб.

Недостатки комбинированных станков:

• Отсутствует возможность обработки сложного профиля (двутавра);
• Программное обеспечение на труборезный модуль имеет меньший функционал;
• Динамика обработки листа ниже в связи с большим и тяжелым порталом под обработку трубы;
• Более низкая точность обработки трубы;
• При резке на рабочем столе труборез не работает, но в это же время всегда занимает место в цеху.

Важно! В комбинированных станках производители предлагают выбрать длину трубного модуля до 9 м. В труборезе возможна загрузка трубы длиной до 12 м и выгрузка заготовки этой же длины. Если вы планируете обрабатывать трубы со стенкой свыше 5 мм, предпочтение стоит отдать отдельному станку для резки трубы с более развитой рамой и системами поддержек и выгрузки трубы

Мощность лазерного источника и толщина реза

Оптоволоконный лазерный источник – один из важнейших компонентов станка. Сегодня на рынке доминируют иттербиевые волоконные лазеры с длиной волны около 1080 нм, главный параметр в которых – выходная мощность, измеряемая в кВт.

Из таблицы ниже видно, что выбор мощности напрямую зависит от максимальной толщины материала, которую вы планируете резать на постоянной основе. Покупка «с запасом» может окупиться существенным ростом скорости и возможностью брать более разнообразные заказы, но тем не менее, стоит разумно оценить возможность поступления таких заказов во избежание покупки избыточно мощного станка.

Зависимость мощности лазерного источника, материала и газа

Материал	Толщина	Рекомендуемая мощность	Вспомогательный газ	Примечание
Углеродистая сталь	1-6 мм	1,5-3 кВт	Кислород / сжатый воздух	Кислород обеспечивает высокую скорость, но окисляет кромку
Углеродистая сталь	8-20 мм	4-12 кВт	Кислород	Мощность от 6 кВт позволяет стабильно резать 16–20 мм
Углеродистая сталь	25-30 мм	12-20 кВт	Кислород	Требуется тщательная настройка фокуса и давления
Нержавеющая сталь	1-5 мм	1,5-3 кВт	Азот	Чистая, безокисная кромка под сварку/покраску
Нержавеющая сталь	6-15 мм	4-12 кВт	Азот	Требуются высокое давление азота (18–25 бар) и большой диаметр сопла
Алюминий	1-6 мм	2-6 кВт	Азот / сжатый воздух	Азот предпочтительнее для получения качественной поверхности
Алюминий	8-20 мм	8-20 кВт	Азот	Требуется система защиты оптики от обратного отражения
Латунь	1-12 мм	1,5-20 кВт	Азот / сжатый воздух	Обязателен контроль отражения и высоких пиковых мощностей
Медь	1-8 мм	1,5-20 кВт	Азот / сжатый воздух	Обязателен контроль отражения и высоких пиковых мощностей

Чтобы облегчить для вас выбор лазерного источника, ниже мы привели самые популярные и надежные бренды, представленные на рынке, а также кратко обозначили их особенности:

Бренд	Страна происхождения	Особенности
Raycus	Китай	Широко используется в Китае, России и странах СНГ; Хорошее соотношение цена/качество; Поддержка мощностей от 1,5 кВт до 120 кВт; Новые поколения устойчивы к обратному отражению.
IPG Photonics	Германия/США	Бренд премиального сегмента; Надёжность, стабильность излучения, высокая эффективность; Высокая стоимость, особенно в сравнении с другими источниками; Часто используется в высоконагруженных или экспортно-ориентированных производственных линиях.
MaxPhotonics	Китай	Подходит для средних задач; Стабильная работа в диапазоне 1–6 кВт; Мощность до 120 кВт.
nLIGHT	США	Устойчив к обратному отражению, особенно при работе с алюминием и медью; Популярен в Европе и у OEM-производителей.
BWT, JPT и др.	Китай	Используются в станках средней ценовой категории; Требуют проверки конфигурации на конкретном станке.

Важно! Качество реза зависит не только от источника – на 90% оно обусловлено сопоставимостью подобранных компонентов, а именно, головки, системы охлаждения, качества управления и механики портала.

Небольшие рекомендации:

• Если вы режете до 12 мм углеродистой и нержавеющей стали и вам важна стоимость – подойдёт Raycus.
• Если режете цветные металлы (медь, латунь, алюминий) рассмотрите IPG, Raycus или nLIGHT.
• Если работаете в режиме 24/7 и цените надёжность – возможно, стоит переплатить за мультимодульные линейки Raycus или лазерный источник из серии High Performance (HP).
• Если важен баланс цены и ресурса – для большинства задач подойдёт Raycus с современной защитой (например, серии RFL-C).

Выбор вспомогательного газа

Газ, подаваемый в зону резки, выполняет две функции: выдувает расплавленный металл из реза и, в случае кислорода, вступает в экзотермическую реакцию, добавляя тепловую энергию. От выбора газа зависят качество кромки, скорость резки и эксплуатационные затраты.

Ниже в таблице мы рассмотрели варианты вспомогательного газа, выделив их преимущества и недостатки.

Сравнение вспомогательных газов

Газ	Преимущества	Недостатки	Основное применение
Кислород (O₂)	Возможность резать большую толщину при небольшой мощности	Окисленная кромка с окалиной. Дополнительные расходы на баллоны или кислородную станцию	Углеродистая сталь любой толщины, медь (кислород высокого давления), а также в случае, если деталь идет на покраску
Азот (N₂)	Чистый рез без окисления, идеальная кромка под сварку, не требует зачистки	Требует более высокой мощности для той же толщины, большие затраты на азот высокого давления (до 25 бар). Для толстых листов нержавеющей стали может требоваться большая ресиверная емкость	Нержавеющая сталь, алюминий, латунь. Важные детали, идущие сразу на покраску или сварку без дополнительной обработки
Сжатый воздух	Самая высокая скорость резки на углеродистой стали, минимальная себестоимость, широкая, доступность достаточное качество кромки для многих задач	Скорость ниже, чем на чистом азоте, возможно слабое окисление. Требуется мощный компрессор и система осушки/фильтрации	Тонкие листы из углеродистой и нержавеющей стали (при некритичном качестве), толстые листы (источники мощностью от 12 кВт) алюминий до 3 мм, контурная резка второстепенных деталей.

На станках (от 6 кВт) отказ от чистого азота при резке нержавеющей стали приведет к необходимости дополнительной обработки кромки реза для сохранения нержавеющих свойств у стали. Тем не менее, резка воздухом возможна и применяется: но следует помнить, что рез при такой обработке будет желтоватым. Если для вашего предприятия такая погрешность допустима, можно рассмотреть данный вариант в качестве более экономичного. Многие предприятия сегодня используют «трехгазовую» схему: подводят магистраль с кислородом на постоянной основе и магистраль под высоким давлением, которая переключается между воздухом и азотом (для нержавеющей стали) либо аргоном (для титана) по необходимости.

Вывод

Выбор станка лазерной резки – это не поиск компромисса, а построение системы, точно соответствующей вашим бизнес-задачам. Определившись с материалом, его максимальной толщиной и требуемым качеством кромки, вы получаете четкие требования к мощности и типу газа. Зная формат материала (лист/труба) и планировку цеха, необходимо выбрать между открытой и закрытой конструкцией, листовым или комбинированным исполнением. Только последовательный анализ этих параметров приводит к действительно рентабельной конфигурации.

БАРУС Инструмент помогает пройти этот путь от технического задания до запуска станка в работу. Свяжитесь с нами, чтобы получить персональную консультацию и расчет окупаемости оборудования именно под ваши задачи.

 

Вернуться назад