Сопло является довольно важным элементом лазерной головы оптоволоконного лазерного станка, напрямую затрагивающим процесс и результаты резки или гравировки материалов. В этой статье мы расскажем о разновидностях сопел, их отличиях и критериях выбора.
Функции сопла для лазерной головы
Сопло лазерной головы позволяет регулировать подачу рабочих газов в обрабатываемую зону и обеспечить соосность лазерного луча с подаваемым газом, поэтому правильно подобранное сопло помогает обеспечить более высокое качество реза и исключить вероятность возгорания или окисления зоны обработки. Кроме того, сопла выполняют защитную функцию для оптических элементов лазерной головы и поддерживают необходимое расстояние между заготовкой и лазерной головой благодаря их взаимодействию с датчиком слежения.
Большинство сопел производятся из меди из-за её стойкости к высоким температурам и способности к отражению лазерных лучей. Некоторые сопла также имеют дополнительное защитное хромированное покрытие, оберегающее их от выдуваемого из зоны резки расплавленного металла.
Разновидности сопел и их отличия
По типу подачи газа сопла можно разделить на одинарные и двойные:
- Одинарные (или однослойные) сопла используются в тех случаях, когда в процессе резки требуется подача лишь одного газа при высоком давлении, например при применении инертных (аргон) или условно-инертных (азот) газов, а также сжатого воздуха, для предотвращения окисления. Чаще всего применяются при резке таких материалов, как нержавейка, цинк и латунь, а также других металлических материалов с небольшой толщиной листа. Данный тип сопел является более доступным вариантом.
- Двойные (или двухслойные) сопла делают возможной подачу двух различных газов (один из которых будет являться защитным) благодаря наличию особой вставки, что используется при лазерной резке с использованием кислорода (например чёрной стали при низком давлении). Их применение помогает повысить общее качество и стабильность резки, а также предотвратить вероятность возникновения возгораний в процессе резки.
По типу конструкции встречаются следующие виды сопел:
- Усечённый конус (стандартный тип). Сопла данной формы являются наиболее распространёнными и встречаются, как и в одинарных, так и в двойных вариациях.
- «Сомбреро». Данные сопла напоминают своим внешним видом одноимённую мексиканскую шляпу и отличаются увеличенной высотой и малыми углами наклона боковых граней. Такие сопла полезны при резке контуров, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга, так как они исключают столкновение кромок. Их основным недостатком по сравнению со стандартным типом сопла является сокращенное время на реакцию датчика, что может привести к столкновению сопла с заготовкой. Эта проблема решена в вариациях с параболическими стенками, позволяющими плавно обходить возможные препятствия. Отдельно стоит упомянуть сопла формы «Сомбреро» с закруглённой вершиной, позволяющей избежать кратковременного прилипания заготовки к соплу в процессе резки. Данный вариант используется для заготовок толщиной менее 0,3 мм, а также для 3D заготовок.
Данные виды сопел могут иметь сечение либо в форме круга, либо в форме шестиугольника. Отличаются они лишь тем, что второй вариант совместим с системой автоматической смены сопла при наличии у станка соответствующей функции.
На что влияет внутренний диаметр сопла?
Помимо описанных выше важных конструкционных особенностей сопел, у данных элементов лазерной головы существующий более общий параметр, являющийся основным критерием выбора – внутренний диаметр (нередко он указывается прямо на сопле).
От внутреннего диаметра сопла (диаметра выходного отверстия) будет зависеть создаваемый газовый поток и тем самым расход рабочих газов (чем больше диаметр сопла, тем больше расход газа) и эффективность удаления расплавленного металла, а также скорость и качество резки. Оптимальный диаметр сопла зависит от множества различных параметров, таких как: толщина заготовки, фокусное расстояние, мощность и создаваемое давление. Для каждого металла значения будут разными, но в основном для более толстых материалов используются сопла большего диаметра. Если использовать условные приблизительные значения в качестве примера, то для листового материала с толщиной от 3 мм и ниже используются сопла диметром 1 мм, для листов от 3 мм и более – диаметром 1,5 мм и так далее.
Также стоит упомянуть такой параметр, как внешний диаметр сопла (то есть общий диаметр всего сопла), который подбирается уже под конкретную модель лазерной головы.
