Какая лазерная трубка лучше?

27.12.2021

Лазерная трубка СО2 относится к расходным элементам лазерного станка. Таким образом, периодически каждый владелец лазерного станка СО2 сталкивается с необходимостью замены лазерной трубки. Встает вопрос – какую лазерную трубку выбрать? В этой статье мы постараемся дать некоторые критерии, которые позволят сделать правильный выбор лазерного излучателя и решить, какая лазерная трубка лучше подходит именно под ваши задачи.

Чем отличаются лазерные трубки?

В основном излучатели принято делить по ресурсу лазерной трубки и по мощности. Однако это не единственные отличия одних моделей лазерных трубок от других. Кроме ресурса и мощности, лазерные трубки могут иметь конструктивные различия. Например, контур охлаждения может проходить через наконечник трубки и охлаждать выходную линзу, а может ограничиться только охлаждением газоразрядной трубки.

лазерная трубка hm laser m2 — Лазерная трубка HM Laser M2

Также может отличаться сама оптика внутри лазерной трубки СО2. Оптика влияет как на ресурс излучателя, так и на качество выходящего луча.

Из конструктивных различий можно выделить также электроды. Причем, как в плане способа подсоединения трубки к блоку розжига, так и в плане сырья, из которого электроды изготовлены. Стоит отметить и внутреннюю конструкцию трубки (о ней мы подробно писали ранее в отдельной статье ТУТ ). Внутренние стеклянные колбы крепятся к внешней колбе за счет точек спайки стекла. Эта, казалось бы, мелочь влияет на шансы успешной доставки трубки по получателя, если трубка отправляется транспортной компанией. Кстати, даже газовая смесь, закачанная в лазерную трубку, будет отличаться у разных производителей.

Одни производители используют трехкомпонентную смесь, другие – пятикомпонентную (с добавлением водорода и ксенона).

Есть еще показатели лазерной трубки, о которых мало кто из операторов станка задумывается. Но которые критически влияют на ежедневную эксплуатацию лазерного станка СО2 – на скорость резки и на качество. Это диаметр лазерного луча на выходе из трубки и расходимость луча. У разных моделей лазерных излучателей и у разных производителей эти характеристики будут отличаться. Давайте теперь разберем подробнее все эти отличия.

Мощность лазерной трубки

Наиболее популярно деление лазерных трубок на следующие значения по мощности: 40 Вт, 50 Вт, 60 Вт, 80 Вт, 90 Вт, 100 Вт, 130 Вт, 150 Вт. Однако при выборе подходящей по мощности лазерной трубки вы наверняка заметите, что мощность часто указывается, как диапазон. Например, «90-100 Вт» или «150-180 Вт».

Здесь следует объяснить понятия номинальная мощность и максимальная мощность. В указанных в примерах диапазонов номинальная мощность – первое значение, а максимальная мощность лазерной трубки – второе значение. К примеру, лазерная трубка RECI W2 имеет номинальную мощность 90 Вт, а максимальную – 100 Вт. Многие недобросовестные продавцы пользуются как раз неосведомленностью клиента в этом вопросе и продают трубки, заявляя только их максимальную мощность. То есть, продают те же RECI W2 как 100-ваттные излучатели. Но это грубое нарушение этики и введение клиента в заблуждение!

Для выбора трубки и для её использования имеет значение всегда только номинальная заявленная мощность. Дело в том, что каждая модель лазерной трубки обладает требованиями к силе тока. Она делится на «рабочую силу тока» и на «максимальную силу тока». И каждый завод-изготовитель лазерной трубки прописывает в условиях эксплуатации требование к использованию излучателя только на рабочей силе тока. То есть стабильная работа лазерной трубки гарантируется только при заявленной номинальной мощности. А вот понятие «максимальная мощность» лазерной трубки СО2 сугубо маркетинговое, ведь вы никогда не будете использовать трубку, подавая на неё максимальный ток.

Подача максимального тока приводит и к ускоренной деградации газовой смеси, и к разрушению электродов. К тому же, при достижении трубкой достаточного уровня инверсной заселенности, реальная генерируемая мощность начинает расти нелинейно. То есть, зачастую совсем не факт, что при повышении тока до максимального вы получите обещанные цифры по мощности, а вместе с ними и ожидаемый прирост скорости резки. При этом, что касается номинальной мощности, то новая лазерная трубка обязана её выдавать на номинальном токе, причем показания мощности должны иметь погрешность не более 5%.

Теперь мы надеемся, вы понимаете, что выбирать лазерную трубку следует, всегда ориентируясь только на её номинальную мощность!

С мощностью лазерной трубки напрямую связаны её габариты – длина и диаметр. Так, все 40-ваттные трубки будут иметь длину 700-800 мм и диаметр около 50 мм. Также и длина лазерных трубок СО2 100 Вт будет составлять 1400-1450 мм, а диаметр 80 мм. Таким образом, выбор трубки по мощности часто банально предопределен размерами станка, а точнее размером отсека, отведенного под лазерную трубку.

Какую мощность выбрать?

Трубки с мощностью от 40 до 60 Вт применяются в основном для гравировки. Комфортная резка с такими трубками возможна только нетолстых материалов. Таких как бумага, картон, фанера до 4 мм, тонкая ткань, ПЭТ, акрил до 2 мм и пр. Выбор лазерных трубок 40-60 Вт для выполнения работ по гравировке обусловлен тем, что, чем меньше мощность лазерной трубки, тем меньше диаметр лазерного луча, который такая трубка генерирует. А значит, такой луч позволит нанести более тонкую и аккуратную гравировку.

Что касается более мощных излучателей, то лазерные трубки СО2 мощностью 90 Вт или 100 Вт можно назвать универсальными. Они комфортно прорежут большинство популярных для обработки на лазерном станке материалов, а пятно луча у этих трубок все еще позволяет выполнять гравировку мелких символов. Особенно, если установить короткофокусную линзу. Лазерные трубки СО2 с мощностью 130 Вт и 150 Вт – это лучший выбор, когда лазерный станок занимается исключительно раскроем листовых материалов.

Мощность данных лазерных трубок позволит работать с материалами большой толщины, либо же сильно ускорит процесс резки тонких материалов, по сравнению с менее мощными трубками. Кстати, принято считать, что для того, чтобы подобрать лазерную трубку для резки, например, фанеры необходимо толщину фанеры сравнить с мощностью в следующей пропорции: 1 мм фанеры = 10 Вт мощности. При таком подборе скорость резки будет ожидаемо удовлетворительной. Однако при выборе лазерной трубки СО2 надо также помнить, что лазерный луч теряет мощность просто в процессе перемещения по атмосфере. Таким образом, на станки с большим рабочим полем нецелесообразно устанавливать маломощные трубки.

В крайнем дальнем положении головки от лазерной трубки (правый нижний угол рабочего поля) приходящий лазерный луч какой-нибудь 40-ваттной трубки потеряет почти всю свою мощь. Поэтому станки с рабочим полем от 1200х900 подразумевают установку лазерной трубки минимум 90 Вт, иначе будут слишком велики потери мощности излучения на холостой ход лазерного луча по оптическому тракту.

Оптика лазерной трубки

Внутри лазерной трубки кроме газа и стекла есть два зеркала. Одно расположено в задней части излучателя – полностью отражающее. Второе расположено на наконечнике трубки – это полупрозрачное зеркало.

Из полупрозрачного зеркала и выходит лазерный луч СО2. Эти зеркала также имеют свой ресурс и влияют на качество пучка лазерного луча. Поэтому, если говорить о том, какая лазерная трубка лучше, следует задаться вопросом, какие зеркала в лазерной трубке установлены.

Лучшим решением считаются зеркала производства компании II-VI (Two-Six), мирового лидера в производстве подобной оптики. Оптика от II-VI установлена, например, в таких трубках как RECI, SPT серии C, HM Laser и др. То есть, при прочих равных, лучше выбрать лазерную трубку с зеркалами от II-VI, чем другую, где производитель оптики неизвестен.

Однако надо понимать, что и у II-VI есть оптика разного качества, т.к. фабрики данного производителя расположены в разных странах – в Китае, в Германии, в США и т.д. Поэтому даже от II-VI есть зеркала, которые требуют принудительного водяного охлаждения, что реализовано, например, в лазерных трубках SPT серии C – контур охлаждения проходит через наконечник с зеркалом. Полупрозрачные зеркала высшего качества не требуют активного охлаждения, т.к. обладают крайне высокой пропускной способностью лазерного луча. То есть, от взаимодействия с лазерным СО2 излучением такое зеркало не нагревается – луч проходит зеркало с минимальными потерями, а остаточная энергия рассеивается.

Электроды лазерной трубки СО2

Если говорить о самом материале электродов, то чаще всего производители лазерных трубок СО2 используют вольфрам. Однако некоторые заводы применяют другие, специальные сплавы, состав которых не раскрывают. Вообще, качество электродов влияет на то, какую силу тока можно будет регулярно подавать с блока розжига на лазерную трубку без риска нанести повреждения.

Но в контексте электродов можно затронуть другой фактор сравнения лазерных трубок, чтобы понять, какие лучше. Это способ подключения трубки к высоковольтному блоку питания. Начнем с самого дешевого и простого способа – это когда трубка имеет оголенные электроды анода и катода. Вопрос пайки проводов блока питания к этим электродам ложится в таком случае на плечи оператора станка.

Как правило, лазерные трубки, где производитель выбрал такой способ решения вопроса с подключением к блоку розжига, отличаются низким качеством. Так как не каждый оператор станка владеет навыками пайки, адекватные производители лазерных трубок внесли изменения в конструктив, чтобы облегчить процесс установки трубки на лазерный станок. Наиболее популярны два способа – соединение под винт и впаянные на заводе-изготовителе провода к электродам. Оба способа хорошо себя зарекомендовали в плане надежности и удобства подключения. Стоит разве что отметить, что присоединение высоковольтного контакта к трубке всегда требует специальной высоковольтной изоляции, иначе есть риск получить серьезный пробой на корпус станка с печальными последствиями для, как минимум, управляющей электроники.

Но, говоря об изоляции высоковольтной скрутки или спайки, нельзя не упомянуть лазерные трубки CO2 компании HM Laser серии M. Высоковольтный провод данных трубок впаян к электроду в заводских условиях и имеет уже установленную специальную клемму «папа» для прямого подключения к блоку розжига. Пожалуй, это лучшее решение на сегодняшний день среди других лазерных СО2 трубок.

Крепление внутренних стеклянных элементов лазерной трубки СО2

Одна из основных проблем лазерных трубок СО2 – это вопрос их доставки и транспортировки. Трубка полностью состоит из стекла, и её легко разбить при неаккуратной перевозке. Причем, эта проблема не сильно беспокоит самих производителей лазерных трубок. Особенно, если их бренд и так хорошо продается. Это относится, например, к трубкам RECI и Yongli. Точки спайки стеклянных колб в этих трубках довольно хлипкие, и при некотором внешнем усилии они не способы удержать внутренний стеклянный змеевик. Он откалывается, и лазерная трубка приходит в негодность. Чуть лучше дела обстоят, например, у производителя лазерных трубок SPT. Точки спайки расположены на более равномерной дистанции друг от друга и надежнее удерживают колбу рубашки охлаждения и змеевик.

Кстати, мы, в компании TORDEN, уделяем вопросу упаковки и подготовки к отправке лазерных трубок отдельное внимание и разработали особенную ударостойкую упаковку, которая практически полностью снимает риск боя стекла при доставке.

Газовая смесь лазерной трубки СО2

Стандартная смесь состоит из трех газов. Основной компонент смеси, как нетрудно догадаться, – углекислый газ. Он же – СО2. Вместе с ним используются азот и гелий. У каждого производителя лазерных трубок используется свой, уникальный, состав смеси в плане пропорции газов. К сожалению, заводы поставщики эти пропорции не раскрывают. Однако некоторые производства экспериментируют с пятикомпонентными газовыми смесями, добавляя к стандартным газам ксенон и водород – к таким трубкам стоит присмотреться!

Качество лазерного луча СО2

Международные стандарты качества генерируемого СО2 излучения для лазерных трубок отсутствуют. Также, как отсутствуют какие-либо ГОСТы или национальные стандарты.

Однако мы все же можем на практике выделить как минимум два показателя – диаметр пятна лазерного луча на выходе из трубки и расходимость луча на дистанции.

Дело в том, что лазерные трубки одинаковой мощности, но от разных производителей, могут иметь разный диаметр луча на выходе. Измерить его легко – достаточно сделать короткий тестовый выстрел с подачей рабочего тока на кусочек фанеры или бумажного скотча, установленного перед первым зеркалом. Чем меньше будет диаметр – тем лучше для производственных задач. Поскольку при одной и той же заявленной мощности, её концентрация в меньшем пятне луча будет выше, а значит и резать материал такая трубка будет быстрее.

Расходимость лазерного луча означает, насколько лазерный луч будет увеличиваться в диаметре на дистанции. На практике это означает, что плохие лазерные трубки СО2 будут с разной эффективностью резать материал в разных точках рабочего поля. Быстрее там, где общий путь луча от трубки до материала меньше, и медленнее в противоположной части рабочего поля. Ведь дистанция, которую проходит лазерный луч от выхода из трубки до касания заготовки, в лазерных станках с рабочим полем, например 1600х1000 мм, составит почти 3 метра. У хороших лазерных излучателей на таком расстоянии пятно луча увеличится на 10-12%. Т.е. на выходе из трубки пятно 130-ваттного излучателя составит, например, 8 мм, а на дистанции в 3 метра – 9 мм. У плохих лазерных излучателей расходимость луча может быть гораздо больше, и к тому же к ней может прибавиться паразитное излучение – ореол дополнительной моды луча, проявляющийся именно на длинной дистанции. Поэтому при выборе стеклянного излучателя СО2 поинтересуйтесь у поставщика, имеются ли у него контрольные замеры таких пятен для той лазерной трубки, которая предлагается.

Выбирая, какая лазерная трубка лучше, отдельное внимание стоит уделить заявленному производителем ресурсу излучателя. Этой теме мы посвятили отдельную статью

Коллеги, мы надеемся, что наш материал поможет вам определиться, с вопросом, какую трубку выбрать. Главное помните, что лазерная трубка должна подбираться под конкретные задачи вашего производства.

Если у вас есть любые вопросы по подбору лазерной трубки СО2 – смело обращайтесь к нам, в компанию TORDEN. Мы поможем избежать ошибок при выборе излучателя и на основании ваших вводных данных сделаем вам лучшее предложение.