Сопло является одним из расходных элементов лазерного станка. Деталь используется в конструкции системы лазерной головы из сопла выходит луч и обдув зоны реза. Наличие последней, минимизирует или полностью исключает вероятность окисления или подгорания нагретых поверхностей.
Из каких материалов производится сопло, какие задачи решает
Сопло является элементом лазерной оптической головы для сварки, резки.
Подавляющее большинство моделей сопел выполняется из меди, так как этот материал хорошо рассеивает тепло, сохраняет свои ёмкостные характеристики при значительных температурах.
Отдельные версии имеют хромовое покрытие. Задачей последнего является исключение вероятности налипания выдуваемых из зоны реза капель расплава.
Сопловая часть устанавливается в лазерной голове сразу за оптической системой.
Благодаря её наличию решаются задачи:
- подачи к зоне реза рабочих газов (с регулировкой расхода).
Ими выдувается расплавленный металл. При этом повышается качество кромок, исключается возникновение наплывов.
- обеспечения соосности газовой струи и лазерного луча;
- небольшой защиты оптики лазера.
Непосредственно на сопло замыкается контакт датчика слежения (чаще всего, через керамический изолятор). Последний формирует сигналы, позволяющие выдерживать при работе заданное расстояние между соплом и поверхностью заготовки.
Любое сопло, независимо от модели и бренда (IPG Photonics, WSX, Raytools, иных) имеет уплотнительные, зажимные, керамические кольца, проставки, корпусные детали.
Чем активнее используется головка, тем чаще следует менять сопла.
Классификация существующих типов
С учётом материала обрабатываемой заготовки для выполнения реза используется один или два разных газа. Соответственно применяют одинарное или двойное сопло.
Одинарные (однослойные) и двойные (двухслойные)
Первое используется при работе на атмосферном воздухе, газовых средах условно-инертных, инертных (азот, аргон). Эти газы предупреждают окисление. Эта способность обусловила их востребованность для работы с высоколегиррованными марками стали, титаном, алюминием, латунью, так как позволяет получить кромку высокого качества.
Одновременно поступающие газы охлаждают кромки реза, исключая их тепловые деформации. Выполняют защиту оптики головы от брызг расплавов, разогретых до высоких температур.
При кислородной резке газ способствует окислению низколегированных (чёрных) сталей. Процесс является экзотермическим (выделяется существенное количество тепла), но процесс значительно ускоряется.
Двойное сопло имеет специальную вставку, для подачи двух различных газов. Чаще всего, подобные модели используются при кислородной резке. Внутренний слой – кислород высокой чистоты (для 5.0 она составляет 99,999%).
Малейший подсос атмосферного воздуха, иных газов, приводит к изменению параметров горения и, соответственно, рабочих характеристик станка. Поэтому внешний слой газов является своеобразным защитным «кожухом» для внутреннего газового столба.
Величина диаметра проходного отверстия в соплах обратно пропорциональна создаваемому давлению.
Рассматривать конкретные цифры не имеет смысла, так как в каждом конкретном случае у вас будут свои значения, определяемые мощностью, фокусным расстоянием, расстоянием, иными параметрами.
Диаметр проходного отверстия
Непосредственное влияние на скорость и качество раскроя оказывает конструкция сопла и диаметр проходного отверстия. С его увеличением возрастает расход подаваемых газов, меняется площадь сечения газового столба, форма потока, его скорость.
Пример. При мощности компрессора (газогенератора) в 15 атм сквозь сопло диаметром 1 мм будет проходить примерно 0.14 м3/мин. Через 3.5 мм уже 1.8 м3/мин. Увеличение мощности подающего агрегата до 25 атм увеличит расход, в последнем случае, примерно до 3 м3/мин.
Варианты конструктивного исполнения
Существует несколько версий:
- стандартная форма сопла, усечённый конус.
Эта форма свойственна и одинарным и двойным соплам, является наиболее распространённой (классической). Пример. Cопло Trumpf марки TR301-4561. Является универсальным.
- «сомбреро» конусная часть имеет увеличенную высоту и малые углы наклона боковых граней.
Своё наименование получила за визуальную схожесть с этим мексиканским головным убором. Отлично подходит для резки близкорасположенных контуров (не наползает на соседнюю кромку).
К недостаткам относится существенно меньшее время, которое имеется у датчика для предотвращения вероятного удара сопла о кромку реза заготовки. Это может привести к повреждению покрытия или керамического кольца.
- Альтернативным решением, в конструкции которого удалось предотвратить вероятность возникновения удара является модернизированная версия сомбреро с параболическими стенками.
Подобная конфигурация позволяет плавно «обтекать» препятствие.
- Сомбреро с закруглённой вершиной.
Востребовано для работы с заготовками, толщина которых менее 0.3 мм. Сопла с плоской головкой, при отводе от заготовки после выполнения реза, тянут её за собой. Через несколько миллиметров она отлипает, однако точность реза уже сбивается. Сферическая головка исключает подобное развитие событий.
Широко востребовано при обработке трёхмерных заготовок.
Все вышеназванные варианты исполнения сопел могут иметь посадочную грань (в сечении) в форме круга или шестигранника.
Единственное различие между этими вариантами заключается в возможности применения шестигранных версий на станках с автоматической сменой сопел. Если автоматика отсутствует, форма основания роли не играет.