Автор статьи: О.О. Силичев

P align=justify>Автор статьи: О.О. Силичев

Обоснованность подобной классификации обусловлена тем, что тип используемого лазера в значительной степени определяет особенности технологических задач, наиболее успешно решаемых данным типом станка.
В настоящее время подавляющее большинство станков лазерной резки оснащено следующими типами лазера:
• газовыми СО2 лазерами;
• волоконными лазерами;
• твердотельными лазерами.
Начнем  с газовых лазеров. До недавнего времени этот тип лазера был наиболее широко распространен,  что связано в первую очередь с возможностью  получения в таких лазерах излучения достаточно большой средней мощности (1-10 кВт). Данная особенность таких лазеров обусловлена возможностью использования активной среды, где происходит генерация излучения, большого объема. Длина волны излучения таких лазеров составляет  около 10 мкм и достаточно хорошо отражается металлами, особенно цветными. Именно это обстоятельство очень сильно затрудняет резку таких материалов, как алюминиевые сплавы, меди и пр., приводит к необходимости использовать кислород при резке сталей.
Мощный газовый лазер — это довольно сложное устройство. Сложность данного типа лазера обусловлена необходимостью создания больших вакуумированных объемов, сложной оптической системы, обеспечивающей заполнение усиливающей среды излучением. Эта сложность носит принципиальный характер и обуславливает как высокую стоимость нового лазера, так и высокую стоимость ремонта и технического обслуживания подобных станков.
Однако многолетний опыт производства данного типа лазеров, их использования в технологическом оборудовании позволил ведущим мировым фирмам — производителям данного вида станков довести  данный вид продукции почти до совершенства. Это является основным фактором, обеспечивающим популярность данных станков в настоящее время, и очень часто приводит к ошибкам при выборе оборудования на вторичном рынке. Покупатель, находясь под впечатлением технологических возможностей станка и его невысокой стоимости на вторичном рынке, в процессе последующей эксплуатации сталкивается с очень большими затратами, необходимыми для поддержания станка в рабочем состоянии. Очень часто эти затраты намного превосходят стоимость  первичных затрат.
Такая ситуация  является не результатом неудачного стечения обстоятельств, а закономерным следствием характера конструкции станков на основе мощных газовых  лазеров.

В последние годы на рынке мощных технологических лазеров появился новый тип — волоконный лазер.
Основным элементом конструкции таких лазеров является отрезок оптического волокна, в котором  созданы условия для усиления излучения, проходящего по данному волокну. Очень важно, что высокая мощность в таких лазерах достигается путем суммирования мощности отдельных модулей.   Излучение отдельных модулей сводится в единое волокно и дальше транспортируется к месту использования излучения. При этом длина транспортного волокна может достигать нескольких десятков метров и определяется в основном конструкцией станка и особенностями технологических процессов на данном производстве.
Волоконный лазер обладает целым рядом преимуществ по сравнению с газовым лазером:
• очень высокая энергетическая эффективность генерации излучения таких лазеров (в 4-5 раз выше, чем в газовых);
• принципиальная простота конструкции, ее модульный характер. Выход из строя одного  из модулей приводит лишь к уменьшению мощности лазера на величину мощности одного модуля. Ремонт лазера сводится к замене вышедшего из строя модуля.
• Практически неограниченная возможность повышения средней мощности волоконного лазера за счет увеличения количества модулей (вплоть до 50-100 квт).
• Длина волны излучения волоконных лазеров составляет около 1 мкм, что очень сильно облегчает обработку металлов таким излучением, поскольку данная длина волны существенно лучше поглощается металлами, нежели излучение газового лазера — 10 мкм. Это приводит к тому, что эффективность, например, резки металла излучением волоконного лазера при одинаковой средней мощности в несколько раз превосходит эффективность резки газовым лазером.
Данные преимущества настолько явны, что, несмотря на молодость волоконных лазеров, на то, что они вынуждены конкурировать  с  традиционным лазерным оборудованием на основе газовых лазеров, которое производилось и совершенствовалось на протяжении десятков лет, они стремительно вытесняют газовые лазеры с рынка лазерного технологического оборудования. В значительной степени именно это обстоятельство обу-славливает наличие на вторичном рынке большого количества очень дешевого лазерного технологического оборудования на основе газовых лазеров.

Станки  лазерной резки на основе твердотельных лазеров получили несколько меньшее распространение, поскольку мощность твердотельных лазеров, как правило, не превосходит 1 кВт, что накладывает естественные ограничения на производительность станков на основе таких лазеров.  Активной средой твердотельных лазеров являются искусственно выращенные кристаллы. Сравнительно невысокая средняя мощность твердотельных лазеров связана со сложностью выращивания кристаллов большого размера. Однако при работе лазера в импульсном режиме пиковая мощность импульсов излучения может существенно, во много раз, превосходить среднюю мощность излучения, что открывает очень широкие возможности для обработки материалов. Длина волны наиболее распространенных типов твердотельных лазеров составляет около 1 мкм, что в сочетании с импульсным характером излучения высокой мощности позволяет эффективно резать любые металлы и сплавы, керамики и пр.
Установки лазерной резки на основе импульсных твердотельных лазеров прекрасно справляются с резкой таких сложных для обработки материалов, как медь, алюминиевые сплавы, стали, твердые сплавы.
В ситуации, при которой объем лазерной резки сравнительно невелик, а разнообразие материалов значительно, выбор станка на основе импульсного твердотельного лазера может быть вполне оправдан.
Кроме того, данный тип лазера конструктивно достаточно прост, что обеспечивает его надежность, простоту ремонта и обслуживания и сравнительно невысокую цену нового оборудования на его основе.
С целью иллюстрации основных особенностей установок на основе волоконных лазеров и импульсных твердотельных лазеров можно привести таблицу скоростей раскроя различных материалов таким оборудованием. Следует подчеркнуть, что анализ установок производился с единых позиций, при этом скорости реза указывались при условии достаточно высокого качества реза. Данные скорости могли бы быть увеличены при понижении  требований к качеству реза.
Данная таблица показывает, что при сопоставимых средних мощностях лазера станки на основе волоконных лазеров очень сильно выигрывают в производительности  по сравнению с импульсными твердотельными лазерами при резке тонколистовых материалов. При резке цветных металлов, при резке нержавеющих сталей с воздушным поддувом станки на основе твердотельных лазеров выглядят вполне конкурентоспособно, особенно учитывая их меньшую стоимость.