Углекислотный CO2-лазер — это тип газового лазера, в котором в качестве активной среды используется углекислый газ (CO2). С его помощью можно сделать визитные карточки, визитницу и даже украсить гравировкой столешницу, где все это расположено.
В этой статье мы расскажем, как работает CO2 лазер, что он может, и какие у него есть преимущества и недостатки.
Принцип работы CO2-лазера
Устройство: основные элементы лазерной системы
- Лазерная трубка. Внутри находится активная газовая среда, где и происходит генерация луча.
- Блок розжига. Он подаёт необходимый заряд в трубку, чтобы генерация началась и затем постоянно поддерживалась.
- Система зеркал.
- Лазерная голова. Отсюда он поступает в зону резки, сфокусированный через специальную фокусирующую линзу.
Процесс генерации лазерного луча
Теперь давайте подробнее рассмотрим процесс зарождения лазера.
Активная среда — это смесь атомов, чаще всего углекислого газа, помещенная в герметичную трубку. Каждый атом имеет электроны, расположенные на своих энергетических уровнях.
Если подать на такую систему энергию с помощью блока розжига, атом ее поглотит: электрон перейдет, например, с нулевого уровня на первый, а сам атом станет «возбужденным».
Однако долго в этом состоянии атом оставаться не может — оно нестабильно. Через доли секунды время электрон возвращается на прежний уровень, а запасенная энергия высвобождается во внешний мир в виде излучения. Именно эта энергия и используется для формирования лазерного луча.
Только вот нам её ещё нужно направить в зону резки. С этим помогает стеклянная трубка, зеркала и физические свойства атомов:
1. Если мы постоянно будем сообщать им энергию, то они постоянно будут выпускать излучение. И, что ещё прекрасней, будут провоцировать друг друга делать то же самое.
То есть, мы запустим цепную реакцию, которая будет повторяться из раза в раз благодаря сообщаемой энергии.
2. Установленные по бокам системы зеркала отражают излучение, и оно, возвращаясь, заставляет другие атомы выпускать энергию параллельно ему.
Всё, что не попадает в зеркала, просто выводится из системы, не мешая генерировать огромное количество параллельных друг другу излучений.
3. Излучения, накопившиеся в достаточном объёме, вырываются из системы и отправляются по зеркалам в трубку, а там — режут ваш материал.
3. Излучения, накопившиеся в достаточном объёме, вырываются из системы и отправляются по зеркалам в трубку, а там — режут ваш материал.
С какими материалами работает CO2-лазер
В основном этот тип лазера может взаимодействовать с органическими материалами, но не только. Его длина волны 10640 нм, и влиянию подобной подвержены:
- Дерево и производные из него (фанера, МДФ, картон, бумага, и тд), бамбук;
- Пластики, включая акрил;
- Различные виды ткани (джинса, лён, хлопок);
- Кожа и шерсть;
- Резина;
- Паронит;
- Камень, включая плитку или гранит;
- И другие.
Основные области применения
Наши клиенты применяют CO2 станки для самых разных задач:
- Деревообработка;
- Изготовление декора, мебели;
- Текстильное производство;
- Автопром (коврики в автомобили и другое);
- Сфера игрушек;
- Сувенирная продукция;
- Реклама и атрибуты брендинга;
- Создание прототипов и трафаретов.
Использование CO2 лазера в станках
Лазерная резка
Лазерный луч, являясь мощным тепловым излучением, нагревает материал до температуры испарения. Поскольку воздействие лазера имеет термический характер, параметры обработки необходимо подбирать тщательно — не все материалы ведут себя одинаково при нагреве.
Например, акрил отлично режется, образуя ровный край, а вот ПВХ или поликарбонат при нагреве выделяют токсичные пары - они не подходят для резки лазером. В то же время это свойство лазера иногда оказывается полезным: при работе с тканью он моментально запаивает кромку, предотвращая её осыпание.
CO2 Лазер может производить резку пластика, фанеры, МДФ, дерева, кожи, резины, тканей и так далее.
Гравировка
Гравировка стекла, дерева, на коже, пластике или ткани. Это ещё один способ применения, когда лазер не проходит насквозь материала: он лишь снимает верхние слои, делая рельефное изображение или надпись.
Глубина и оттенок гравировки зависят от мощности луча, скорости обработки и свойств самого материала.
Преимущества и недостатки CO2 лазера
Плюсы CO2 лазера
-
Скорость работы. Производства переходят на CO2 станки потому, что видят эффективность: оборудование с точным программным управлением обрабатывает заготовки со скоростью до нескольких сотен миллиметров в секунду, сохраняя стабильное качество реза.
-
Точность. Во-первых, станок работает согласно программе и исключает шанс ошибки в силу человеческого фактора (только если не на этапе составления этой самой программы). Во-вторых, лазерное пятно имеет минимальный диаметр — порядка 0,1–0,2 мм, поэтому можно добиться гравировки с высоким разрешением и четкой детализацией, даже на небольших элементах.
-
Универсальность. CO2 лазер обрабатывает большой спектр материалов, от дерева и фанеры до камня, кожи и стекла. Это универсальный инструмент.
Минусы CO2 лазеров
- Глубина реза. CO2 лазер имеет некоторое ограничение по толщине материала, который он может обработать без потери качества.
Это зависит от мощности трубки, но обычно материалы толще 10-15 мм на потоковом производстве на лазере не режут.
- Термическое воздействие. Есть некоторые материалы, которые резать на лазерном станке нельзя. Среди них ПВХ и содержащие его вещества, например, некоторые виды искусственной кожи.
Критерии выбора CO2 станка
Подбор станка под ваши задачи начинается с ответа на несколько вопросов:
- Что вы хотите производить и с какими материалами работать?
- На какие объёмы производства вы рассчитываете: для хобби или для коммерческого использования?
- Какой у вас размер помещения?
- Какой бюджет вы готовы выделить на покупку станка?
Отсюда можно будет определить размер рабочей области нужного вам CO2 гравера, его о устройство, мощность трубки и комплектацию.
Например
- Машины, работающие с тканью на потоке, укомплектовываются конвейерным станком и размотчиком ткани.
- Если же вы работаете с очень тонкой фанерой, которая иногда бывает волнистой, или бумагой, то вам подойдёт станок с сотовым столом. Он позволяет закрепить материал с помощью магнитов, в отличие от ламелей.
- Если же вы планируете заниматься в основном гравировкой, то трубки на 60 Вт вам вполне хватит.
Заключение
CO2 лазер формируется в трубке с помощью преобразования электрического заряда в излучение посредством реакции атомов и электронов. В системе задействована трубка, блок розжига, зеркала и лазерная голова с фокусирующий линзой, что доставляет лазер в зону резки.
Подобный лазер может резать и гравировать большое количество органических материалов, резину и пластики. Это универсальный инструмент, который применяется в деревообработке, сфере декора, мебели, игрушек, рекламы и прочего.
Если вам требуется помощь в выборе такого оборудования - оставьте заявку на нашем сайте или позвоните по номеру 8 (800) 777-17-87. Наши специалисты с удовольствием ответят на все интересующие вас вопросы и помогу сделать правильный выбор.
Часто задаваемые вопросы
-
Какой диапазон мощности бывает у CO2-лазеров?
Мощность углекислотных CO2 лазеров варьируется от 30 до 300 Вт для настольных граверов и до 1–2 кВт для промышленных станков. Маломощные модели подходят для резки и гравировки неметаллов — дерева, акрила, кожи. Более мощные установки применяются для толстых материалов и серийного производства. Выбор мощности зависит от задач: гравировка — до 100 Вт, резка — от 100 Вт и выше.
-
Что влияет на качество реза и глубину гравировки?
Качество реза и глубину гравировки на CO2 лазере определяют мощность излучения, фокусировка луча, скорость перемещения, тип и толщина материала, чистота оптики и правильная юстировка. Также важны параметры воздуха или газа для продувки зоны реза: при слабом потоке возможен нагар, при слишком сильном — искажение луча. Оптимальная настройка всех факторов обеспечивает ровный, чистый срез без потемнений.
-
Как часто нужно менять газовую трубку и зеркало?
Газовую трубку CO2 лазера обычно меняют каждые 2–3 года при среднем режиме работы (3–5 часов в день). При интенсивной эксплуатации (более 8 часов в сутки) срок может сократиться до 1–1,5 лет. Зеркала и линзы требуют регулярной чистки и замены при первых признаках потери мощности, помутнения или микротрещин — обычно раз в 6–12 месяцев. Качество оптики напрямую влияет на стабильность и мощность лазерного луча.
-
Можно ли резать металл на CO2-лазерном станке?
СО2-лазер можно использовать для металла, но с ограничениями. Он способен резать тонкие листы (до 1–1,5 мм) только при подаче кислорода и высокой мощности (от 300–500 Вт). Однако эффективность низкая: металл отражает излучение длиной волны 10,6 мкм, что снижает КПД и увеличивает износ оптики. Для стабильной, экономичной резки металлов предпочтительнее использовать волоконные лазеры.
-
Как выбрать мощность CO2 лазера под свои задачи?
Выбор мощности CO2 лазера зависит от задач. Для гравировки и резки бумаги, кожи, фанеры до 5 мм достаточно 40–80 Вт. Более универсальными являются станки с мощностью лазерной трубки в 100–130 Вт — этого хватает для большинства неметаллов. Для резки акрила и МДФ свыше 10 мм требуется 150–300 Вт. Чем выше мощность, тем быстрее обработка, но и выше стоимость, энергопотребление и требования к охлаждению.