Влияние качества газа на работу лазера

Использование газов в лазерных станках

От качества лазерных газов зависит:

• мощность лазерного луча;
• стабильность лазерного луча;
• появление загрязнения и конденсата на элементах оптики и зеркалах.

 В результате использования некачественных газов происходит:

•  снижение производительности;
•  уменьшение срока службы лазерной машины;
•  увеличение затрат на регламентное обслуживание и ремонт.

Требования по чистоте и примесям

Критическое содержание примесей в лазерных (резонаторных) газах:

влага (H₂O) и углеводороды C_nH_m (THC)

Допустимое максимальное количество примесей:

H₂O — 5 ppm; THC — 1 ppm

Критическое содержание примесей в рабочих (режущих) газах:

Влага — < 25 ppm, углеводороды — < 25 ppm

Чистота резонаторных газов

Лазерный газ / лазерные смеси	Мин. чистота	Содержание примесей
He 4.6 (6.0)	≥ 99.996 % (4.6)	H2O ≤ 5 ppm THC ≤ 1 ppm
N2 5.0 (4.6)	≥ 99.996 % (4.6)	H2O ≤ 5 ppm THC ≤ 1 ppm
CO2 4.5	≥ 99.995 % (4.5)	H2O ≤ 5 ppm THC ≤ 1 ppm
He + N2 + CO2	≥ 99.996 % (4.6) Точность смешения: +/- 5%	H2O ≤ 5 ppm THC ≤ 1 ppm

Чистота режущих газов

ГАЗ	ЧИСТОТА	Примечание
Кислород	≥99.95 % (≥3.5)	Зависит от скорости обработки металла
Азот	≥ 99.996 % (≥4.6)	Высокое давление и расход
Аргон	≥ 99.998 % (≥4.8)	Применяется для специальных материалов (титан)

Чистота рабочих газов напрямую влияет на:

• эффективность (скорость резки);
• качество (чистота реза);
• необходимость последующей обработки;
• себестоимость продукции.

Примеры разрушения деталей лазера

Влага (H₂O)

Попадание даже незначительного количества воды приводит к разрушению электродов резонатора и снижению мощности и качества лазерного луча.

Критична даже в малых количествах!

Углеводороды (C_nH_m) — THC

Углеводороды вызывают вторичные реакции с другими газовыми компонентами, оседают на оптике, изменяя отражательную и пропускную способность. Критична даже в малых количествах!

Кислород (O₂)

При повышенном содержании кислорода вызывает окислительную реакцию.

Частицы эластомерной или резиновой мембраны из редуктора

В бюджетных газовых редукторах чаще всего используются эластомерные (резиновые) мембраны, которые категорически не приемлемы при использовании с лазерными газами. В процессе эксплуатации материал разрушается и частички прилетают на комплектующие лазера, при этом размер их может микроскопический, но этого достаточно, чтобы повлиять на работу лазера либо привести к выходу из строя, например зеркал.

Использование неподходящих чистящих средств

В руководстве по эксплуатации к лазерному оборудованию всегда есть раздел по обслуживанию комплектующих лазерной машины и перечислены рекомендуемые чистящие средства и материалы, но часто персонал не относится к этому ответственно и не соблюдает этот раздел. На примере одного из наших клиентов такой подход привел к выходу из строю оптики в лазере. Изначально предполагалась версия, что на работу станка повлияли примеси в газе, но анализ показал их отсутствие. По факту оказалось, что остатки чистящего средства и волокна ткани припеклись во время работы лазера, что и повредило оптику, также об этом свидетельствует звездообразная форма повреждения.

Зависимость качества и скорости реза от чистоты режущего газа

Защитный газ для канала подачи лазерного луча

 Азот с минимальной чистотой 4.0 служит защитным газом для канала подачи лазерного луча

Влажность, примеси углеводородов, пыль оказывают следующее влияние на лазерный луч и оптику лазера:

• конденсация газообразных компонентов на оптике;
• посторонние химические реакции;
• термическая расфокусировка луча;
• нарушение работы системы слежения;
• снижение мощности лазерного луча;
• изменение глубины фокусировки лазерного луча.

Комплексный подход в работе с лазерным оборудованием, правильный подбор всех комплектующих, выбор качественного газа и соблюдение правил эксплуатации и рекомендаций производителей продлит срок службы дорогостоящего оборудования и поможет максимально эффективно использовать технологию резки металла лазером.

Подробнее узнать о скрытых затратах на лазерные газы можно по ссылке https://gas-solutions.ru/articles/skrytye-zatraty-na-lazernye-gazy/

Если у вас остались вопросы по работе вашего лазерного оборудования звоните и присылайте задачи по контактам ниже:

Присылайте запрос на почту sale@gas-solutions.ru

Материал подготовлен на основании знаний и практики специалистов и партнеров Gas-solutions.ru. Фото из открытых источников в интернете и личных архивов специалистов Gas-solutions.ru.