Почему лазер не «берет» толстый металл: борьба с окалиной на 20мм+

Когда заказчик приносит чертеж с требованием «порезать 20-ку (20 мм) и чтобы без грата (окалины)», у многих лазерщиков начинается нервный тик. Резка металла толщиной более 20 мм — это уже не просто «проход луча», это сложный физический процесс, где борьба идет за каждую долю секунды вывода расплава из зоны реза. Если не справиться — получите «наросты» окалины, которые придется сбивать молотком полдня.

Почему лазер «не берет» толстый металл? Дело не в мощности луча, а в динамике выдува. Когда луч проходит 20 мм стали, он создает узкий канал расплавленного металла. Чтобы рез был чистым, этот металл должен быть мгновенно выдут струей газа (кислорода или азота). Чем толще лист, тем длиннее этот канал. В нижней части листа струя газа теряет свою кинетическую энергию, начинает «завихряться» и не успевает вынести расплав. Так образуется грат — тот самый застывший «зубчатый» наплыв на нижней кромке.

• Газовый баланс: мы экспериментируем с давлением газа. Слишком низкое — грат не выдувается. Слишком высокое — струя дестабилизирует процесс и «размывает» кромку. Мы подбираем «золотую середину» под каждую марку стали.
• Оптическая настройка (фокус): при работе с толщиной мы меняем положение фокуса лазера. На 20 мм мы «опускаем» фокус глубоко в тело металла, чтобы сделать рез максимально параллельным по всей глубине.
• Кислород vs Азот: кислород помогает резать толстое «быстрее» за счет экзотермической реакции (металл горит в струе кислорода), но оставляет слой окислов. Азот дает чистый рез, но требует огромной мощности лазера. Мы выбираем среду исходя из того, что будет дальше с деталью: если нужна сварка — лучше азот.

Многие думают: «Пусть лазер пройдет медленнее, будет чище». Ошибка! При низкой скорости лазер перегревает кромку, начинается бесконтрольное плавление, зона термического влияния расширяется, и металл «плывет». Скорость должна быть высокой, а концентрация энергии — максимальной.

1. Калибруют линзы: даже дикронная пыль на линзе при резке 20-ки приводит к расфокусировке луча и «рваному» краю.
2. Используют спецсопла: для толстого металла мы используем сопла с увеличенным проходным сечением, чтобы струя газа была ламинарной и мощной до самого выхода.
3. Анализируют сталь: сталь «обыкновенного качества» (Ст3) и сталь типа 09Г2С режутся по-разному. Вторая более «вязкая», и режимы реза для неё корректируются на лету.