Лазерные Маркеры
SmithLaser

Маркировка по доступной цене

подробнее

Лазерная Сварка
SmithLaser Weld

Сварка быстрее. Цена ниже. От 1.090.000₽

подробнее
Average rating: 5, based on 130reviews

Что такое CO2 лазер, принцип работы и сферы применения

Что такое CO2 лазер, принцип работы и сферы применения
smithlaser логотип

Лазерный CO2-станок представляет собой устройство, которое использует высокоэнергетический луч света, генерируемый возбуждением молекул диоксида углерода. Лазерный луч может резать, гравировать или маркировать материалы с высокой точностью и эффективностью. CO2-станки используются в производственных процессах для таких целей, как резка, гравировка рисунков на поверхностях или сварка компонентов между собой.

Что такое CO2-лазерные станки?

CO2-лазер – это тип лазера, в котором в качестве среды для получения высококонцентрированного луча света используется углекислый газ. 

Лазерный станок CO2 использует энергию углекислого газа для получения концентрированного луча света, который используется для резки, маркировки или гравировки различных материалов. Станок состоит из трубки, заполненной газом под высоким давлением, с зеркалами, расположенными на каждом конце. Эти зеркала отражают свет, генерируемый газом CO2.. Когда свет достигает нужной интенсивности, он направляется на обрабатываемый материал.

В отличие от традиционных резаков, где свет рассеивается, CO2-лазер излучает свет в одну точку, что позволяет получить высокоточные результаты. Интенсивное тепло, генерируемое концентрированным лучом, позволяет резать и гравировать широкий спектр материалов. 

CO2-лазеры, работающие на длине волны около 10,6 микрометра в инфракрасном диапазоне, хорошо подходят для обработки таких материалов, как дерево, пластик, стекло, ткань и некоторые металлы, благодаря их способности поглощать инфракрасное излучение.

Схема отпаянного лазера СО2

Рис. 1. Схема отпаянного лазера СО2

Принцип работы газового CO2 лазера

Лазерный луч – это узконаправленное когерентное монохроматическое излучение, инициированное в активной углекислотной среде внешним энергетическим фактором.

Или проще говоря. Лазерный аппарат CO2 оснащен лазерной трубкой. Она представляет собой стеклянную колбу, заполненную смесью газов: углекислого газа, азота и гелия. Станок подает электричество на излучатель, которое преобразуется в лазерное излучение за счет смеси газов, в основном углерода. Поэтому такие машины называются CO2-станками.

В отличие от солнечного света или лампы, луч не рассеивается. Это происходит потому, что фотоны, которые испускаются при возбуждении молекулы углерода, имеют одинаковую длину волны и движутся параллельно друг другу.

Лазерный луч выходит из трубки и отражается от системы подвижных зеркал, установленных на станке. Первое зеркало неподвижно и установлено рядом с излучателем, а два других закреплены на подвижных частях машины, так что они могут перемещаться в любое заданное положение.

Схема фокусирования излучения линзами с разным фокусным расстоянием

Рис. 2. Схема фокусирования излучения линзами с разным фокусным расстоянием (все углы для наглядности утрированы)

Сферы применения CO2 лазера

CO2-лазеры широко используются в промышленности и медицине. Ниже перечислены некоторые из их распространенных применений:

  • CO2-лазеры используются в медицине для лечения различных проблем с кожей, от удаления рубцов до поражений кожи; 
  • Газовые лазеры могут использоваться для разрезания тканей вместо скальпелей. Используются также для прижигания кровеносных сосудов в области разреза; 
  • Лазерные резаки используются для резки листов и пластин из самых разнообразных материалов, включая металлы, пластмассы и дерево; 
  • Лазерные CO2-станки можно использовать для маркировки практически любого материала; 
  • Лазерная сварка. это метод точного соединения двух металлов или термопластов с использованием лазерного луча вместо электрической дуги.

Что можно производить на лазерном станке CO2?

Лазерный станок используется для производства детских товаров, игрушек, вывесок, этикеток, указателей и изделий из ткани, для гравировки изделий из кожи, обработки ювелирных изделий на заказ и многого другого. Лазерный станок предназначен для резки и гравировки различных материалов: 

  • дерево, фанера, МДФ и другие древесные материалы;
  • полимеры и пластмассы, такие как ПЭТ, акрил, вспененный полипропилен или полистирол;
  • резина;
  • паронит;
  • картон и бумага;
  • ткань, мех, натуральная и искусственная кожа.

Лазерная CO2 резка

Станок для лазерной резки с ЧПУ использует свет высокой интенсивности для испарения материала с заготовки. Положение лазерной головки контролируется компьютером. Лазерные резаки также могут вырезать пазы и просверливать отверстия в материале с высокой точностью в соответствии с требованиями дизайна.

Резак  CO2 отличается от других типов лазерной резки с ЧПУ способом генерации лазерного луча и направления его на обрабатываемую деталь. Он использует электричество и газовую смесь, содержащую углекислый газ, для генерации инфракрасного света высокой интенсивности. Затем он направляет и фокусирует непрерывный инфракрасный лазерный луч с помощью ряда зеркал и линз.

Как только луч выходит из стеклянной разрядной трубки, он направляется с помощью ряда линз и зеркал на лазерную головку. Затем лазерная головка фокусирует лазерный луч в узкий пучок высокой интенсивности, направленный на обрабатываемую деталь. CO2-лазерный резак использует компьютер с числовым программным управлением (ЧПУ) для позиционирования лазера и управления им, чтобы вырезать детали с высокой точностью, даже для мелких деталей.

Газолазерная резка фанеры СО2-лазером

Рис. 3. Газолазерная резка фанеры СО2-лазером

Преимущества лазерного CO2 станка

  • Скорость обработки. CO2-лазеры работают на высоких скоростях, что обеспечивает быстрое время обработки и повышение производительности на производстве и в производственных условиях; 
  • Обработка различных материалов: дерево, фанера, МДФ, ДСП, акрил, ПЭТ, пенопласт и другие пластики и полимеры, резина, паронит, камень и керамика, зеркало и стекло, картон, бумага, различные виды ткани, меха и кожи;
  • Никаких дополнительных инструментов и расходных материалов, кроме лазерного излучателя. При правильной эксплуатации лазерная трубка прослужит до 3 лет в зависимости от мощности и производителя; 
  • Высокое качество обработки. При лазерной резке получается ровный и гладкий край, а при гравировке можно регулировать параметры для достижения необходимой контрастности изображения; 
  • Малый диаметр лазерного луча позволяет размещать объекты встык на листе с экономией материала;
  • Минимальный уровень шума и количество пыли.

Недостатки CO2-лазера

  • Первоначальные инвестиции, необходимые для приобретения и настройки лазерной системы CO2, могут быть значительными, особенно для малого бизнеса и любителей; 
  • CO2-лазеры могут не справляться с резкой толстых материалов, так как интенсивность луча уменьшается с увеличением толщины, что приводит к снижению скорости обработки и точности; 
  • Лазерные системы CO2 требуют регулярного обслуживания и настройки для обеспечения оптимальной производительности, что может повлечь за собой дополнительные расходы.

Критерии выбора лазерного CO2-станка

Перед покупкой лазерного аппарата CO2 необходимо учесть следующие критерии:

Назначение: Определите предполагаемое использование станка – для создания продукции или оказания услуг, таких как гравировка и резка. Учитывайте объем производства, будь то крупное производство или малый бизнес; 

Материал: Определите тип материала, с которым вы будете работать, поскольку различные материалы имеют разные размеры и свойства. Это повлияет на выбор типа лазера и технические характеристики станка; 

Рабочее поле: Оцените необходимую рабочую зону станка в зависимости от размера обрабатываемых материалов. CO2-лазеры бывают разных размеров и отличаются по размерам рабочего поля; 

Возможности станка: Определите необходимые характеристики и возможности станка, такие как глубина гравировки, скорость резки и точность, чтобы убедиться, что он отвечает конкретным требованиям производства; 

Рабочее пространство: Рассмотрите требования к пространству для установки станка CO2, включая такие факторы, как доступная площадь, вентиляция и требования к электричеству.

Выбор лазерной трубки

  • Трубки малой мощности (40-50 Вт):
    • Срок службы: 1500-3000 часов
  • Трубки средней мощности (60-80 ватт):
    • Срок службы: 6500-10000 часов
  • Трубки высокой мощности (100-400 ватт):
    • Срок службы: 6500-10000 часов

Эти различия очень важны, поскольку они определяют скорость работы станка и толщину материала, который можно резать или гравировать. В зависимости от конкретных требований вашего применения выбор подходящей мощности и срока службы лазерной трубки CO2 имеет решающее значение для достижения желаемых результатов и оптимизации работы оборудования.

Схема работы лазерной трубки CO2 станка

Рис. 4. Схема работы лазерной трубки CO2 станка 

Выбор рабочего поля станка

Лазерные станки CO2 делятся на следующие категории в зависимости от размера рабочей зоны:

  • Настольные станки. Малая рабочая зона (600×400 мм):
    • Расположение: Подходит для использования в гаражах или мастерских; 
    • Размер: Компактные, занимают минимум места;
    • Производительность: Идеально подходят для создания небольших партий продукции; 
  • Среднеформатные станки. Средняя рабочая зона (от 600×900 мм до 1600×1000 мм):
    • Расположение: Подходит для мастерских и производственных помещений различного масштаба; 
    • Размер: Подходят для небольших рабочих пространств; 
    • Производительность: Позволяет производить среднее количество продукции для небольших производств.
  • Широкоформатные станки. Большая рабочая зона (2000×3000 мм):
    • Расположение: Предназначены для крупномасштабного производства; 
    • Размер: Занимает много места  в помещении и требует дополнительного места для перемещения материалов; 
    • Производительность: Способны обрабатывать и создавать большой объем продукции, подходят для резки или гравировки крупных изделий. 

Риски, связанные с работой CO2 станка

CO2-лазеры могут быть опасны, поскольку лазерный луч может травмировать операторов и повредить оборудование.

  • Материалы с низкой температурой воспламенения, такие как дерево, бумага и некоторые пластмассы, могут воспламениться при воздействии высокоэнергетических лучей CO2-лазера;
  • Некоторые материалы, такие как ПВХ, выделяют токсичный газ при воздействии CO2-лазера; 
  • Глаза могут быть повреждены CO2-лазерами, если они прямо или косвенно (через отражения) подвергаются воздействию луча. 

В чем разница между CO2-лазером и волоконным лазером?

В CO2-лазере используется трубка, заполненная молекулами газа CO2, N2 и He. Сильное электрическое поле возбуждает молекулы газообразного азота, которые затем передают свою энергию молекулам CO2. Это приводит к тому, что электроны в молекулах газа CO2 достигают более высокого энергетического уровня. В конечном итоге заряженные электроны возвращаются в стабильное состояние и испускают фотоны. Затем эти фотоны заставляют другие близлежащие молекулы CO2 также испускать фотоны, создавая фотонный каскад. Затем фотоны отскакивают между зеркалами на обоих концах трубки, набирая энергию при каждом проходе. В определенный момент они обладают достаточным количеством энергии, чтобы пройти через полуотражающее зеркало, а затем направляются с помощью ряда зеркал.

Волоконный лазер является твердотельным лазером. Вместо газовой трубки для генерации когерентного света лазерного луча, он имеет волоконно-оптическую нить накала, одна секция которой легирована атомами неодима. Свет накачивается в эту нить накала. Как только он достигает легированной секции, фотоны в световых волнах возбуждают электроны в атомах неодима, которые высвобождают другие фотоны с  определенной длиной волны. Затем эти фотоны проходят вблизи других возбужденных атомов неодима, что приводит к переходу возбужденных электронов в стабильное состояние, тем самым испуская новые фотоны, вызывающие каскадный эффект. Волоконные лазеры используют устройство, называемое брэгговской решеткой, которое выполняет ту же функцию, что и два зеркала в CO2-лазере. 

 

Что такое CO2 лазер, принцип работы и сферы применения

Ознакомиться с оборудованием

г. Санкт-Петербург

ул. Атаманская, 3/6

Электронная почта: info@smithlaser.ru

Телефон: +7 (499) 455-92-50

Звоните: Пн-Пт с 9:00 до 19:00

Товар успешно добавлен в корзину