Как выбрать сопло для оптоволоконного лазерного станка?

Лазерная голова – ключевой элемент в оптоволоконном лазерном оборудовании, ответственный за точную фокусировку лазерного луча на обрабатываемой поверхности и подачу рабочего газа в зону резки. Правильный выбор сопел для лазерной головы играет определяющую роль в высококачественной резки материалов.

Любая лазерная голова, независимо от модели или бренда, обладает стандартным набором элементов:

• Защитные стекла;
• Фокусирующие линзы;
• Коллиматорные линзы;
• Распорные кольца;
• Керамические проставки;
• Сопло;
• Корпусные детали.

В лазерных головах могут использоваться различные варианты сопел, каждое из которых имеет свои уникальные характеристики. Разберемся, какие существуют виды сопел и в чем заключаются их отличия.

Часто, в качестве материала для производства сопел используется медь, это связано с особенностью меди эффективно отражать лазерное излучение, что приводит к долгосрочной работе. Плюсом меди также является её способность сохранения емкостных характеристик при высоких температурах. Некоторые модификации сопел покрывают хромом, для отражения тепловых лучей в процессе резки, чтобы избежать перегрева сопла из-за высокой теплопроводности меди.

Процесс работы лазерной головы подразумевает непосредственное взаимодействие с датчиком слежения, обеспечивающим заданное расстояние между соплом и поверхностью обрабатываемого материала. Контакт датчика замыкается на сопле через керамический изолятор, который, в свою очередь, формирует сигналы для поддержания требуемого зазора.

Сопловая часть размещается сразу за оптической системой лазерной головы и выполняет следующие задачи:

• Регулирует подачу рабочих газов в зону реза, что способствует повышению качества кромок и предотвращению образования наплывов.
• Гарантирует соосность газовой струи и лазерного луча.
• Обеспечивает небольшую защиту оптических элементов лазера от воздействия внешних факторов.
• Сопло является точкой замыкания контакта датчика слежения, благодаря этому не происходит столкновения с обрабатываемым металлом.

Выбор между одинарным или двойным соплом зависит от того под каким давлением производится резка под низким или высоким и с каким защитным газом.

Одинарные сопла бывают разнообразных форм и размеров, но общим для них является наличие лишь одного сквозного отверстия. Эти сопла находят применение при резке с высоким давлением и работе со сжатым воздухом и азотом. Азот применяется для предотвращения окисления цветных металлов во время термической резки.

Преимущества одинарных сопел в их эффективности и более низкой стоимости по сравнению с конкурентами. Они широко используются при резке тонких металлических материалов.

Отличительной особенностью двойных сопел от одинарных являются два контура, которые обеспечивают завихрение газа и создают стабильную газовую струю при очень низком давлении.

Двойные сопла применяются для резки углеродистой стали при низком давлении и кислородом в качестве защитного газа. Кислород является окислителем в процессе термической резки. Низкое давление нужно, чтобы избежать избыточного количества кислорода, что приводит к неконтролируемому горению металла и соответственно потери качества и стабильности реза.

Этот параметр влияет на поток газа, необходимый для эффективного удаления расплавленного материала и обеспечения стабильной резки. Внутренний диаметр связан с толщиной материала, фокусным расстоянием, мощностью машины и другими факторами. Теоретически, чем толще лист, тем больше должен быть внутренний диаметр сопла. Например, для резки тонкой пластины толщиной менее 3 мм, рекомендуется использовать сопло диаметром 1 мм, а при толщине более 3 мм рекомендуется выбирать сопло диаметром 1,5 мм. мм. Для резки металлических пластин толщиной более 10 мм обычно выбирают сопло диаметром 2 мм и более.

Существует несколько основных вариантов конструктивного исполнения сопел:

Наиболее распространенная форма сопла, применимая как к одинарным, так и к двойным видам. Универсальность и долговечность, обеспечиваемая усеченной конической формой, способствует своевременному реагированию датчика слежения, что предотвращает повреждения керамики.

Название «сомбреро» возникло из-за визуального сходство с мексиканской шляпой. Является усовершенствованной конусной формой сопла с увеличенной высотой и малыми углами наклона боковых граней. Эффективно для резки близкорасположенных контуров, предотвращает столкновение соседних кромок. Недостатком сопла такой формы является меньшее время реакции датчика, что может привести к повреждению покрытия или керамического кольца.

К наиболее популярным высокоскоростным соплам относятся:

Альтернативное решение, предотвращающее вероятность удара, благодаря модернизированной конфигурации. Особенностью является плавное "обтекание" препятствий и повышенная безопасность.

Идеально для работы с тонкими металлами (толщиной менее 0.3 мм) и трёхмерными заготовками. Сферическая головка исключает "прилипание" листа к соплу после реза, обеспечивая точность обработки.

Существуют сопла с шестигранной посадочной гранью, предназначенные для станков с автоматической сменой сопла. Это не влияет на качество и производительность, но для станков без данной функции предпочтительно использовать сопла с круглой посадочной гранью.

Самые популярные размеры сопел, это D28M11H15, D28M11H11, D32M14H15 и D15M8H19, где D — внешний диаметр, М — резьба, H — высота.

Вот подробное описание шагов по измерению внешнего диаметра и высоты сопла:

1. Выбор правильного инструмента: используйте микрометр, штангенциркуль или другой подходящий инструмент для измерения сопла. Убедитесь, что инструмент точен и чист.
2. Подготовка сопла: убедитесь, что сопло чисто и не содержит остатков материала. Протрите сопло и убедитесь, что на нем нет пыли или посторонних частиц. Если сопло горячее, остудите сопло перед измерением, чтобы избежать искажений из-за тепла.
3. Измерение: плотно приложите инструмент к соплу, чтобы исключить люфты и получить точные измерения. Если возможно, измерьте сопло в нескольких точках для проверки равномерности диаметра.
4. Фиксация результатов: запишите измеренные значения в соответствующий журнал или программу управления производством. Если вы работаете с множеством сопел, маркируйте каждое для последующего использования и идентификации.

Внутренний диаметр сопла указывается на сопле.

Теперь, когда мы подробно ознакомились с нужной нам информацией, давайте шаг за шагом определимся с тем, какими ключевыми параметрами должно обладать необходимое нам сопло.

1. Внешний диаметр сопла:

Первым шагом является подбор внешнего диаметра сопла в соответствии с моделью лазерной головы. Например, для лазерной головы Raytools BM110, подходят сопла c внешним диаметром 28 мм.

2. Однослойные или двухслойные сопла:

Выбор между одинарным или двойным соплом зависит от материала, под каким давлением производится резка и какой защитный газ используется.

Однослойные сопла чаще всего применяются для резки таких материалов, как нержавеющая сталь, алюминий, латунь, с использованием азота или атмосферного воздуха при высоком давлении. Двухслойные сопла применяются для резки углеродистой стали с кислородом при низком давлении.

3. Внутренний диаметр сопла (калибр):

Внутренний диаметр сопла влияет на эффективность удаления расплавленного материала при резке и зависит от толщины материала, фокусного расстояния, мощности машины и других факторов. Обычно, чем толще лист, тем больше должен быть внутренний диаметр сопла. Например, для резки тонкой пластины толщиной менее 3 мм рекомендуется сопло диаметром 1 мм, а для толщины более 3 мм - сопло диаметром 1,5 мм. Для металлических пластин толщиной более 10 мм обычно выбирают сопло диаметром 2 мм и более.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!