CO2 или волоконный лазер: какой станок выбрать для резки

Чем на самом деле отличаются два лазера

Оба станка режут сфокусированным лучом, но свет у них разный. От длины волны зависит, какой материал её поглощает, а какой отражает или пропускает. Всё остальное, от списка материалов и толщин до обслуживания и цены, вытекает из этого.

На практике разница выглядит так. Луч CO2 почти целиком уходит в фанеру и акрил, а от полированной стали и меди во многом отражается. Луч волоконного лазера металл берёт охотно, а через прозрачный акрил просто проходит насквозь, и на органике результат непредсказуем. Поэтому универсального станка на одном источнике нет. Есть станки под неметаллы, станки под металл и комбинированные машины с двумя источниками.

Вторая физическая разница — размер пятна. Диаметр сфокусированного пучка пропорционален длине волны, и при той же оптике пятно волоконного лазера получается в несколько раз меньше, чем у CO2. Плотность мощности в пятне выше, поэтому металл режется быстрее при меньшей мощности источника.

Сравнение по главным параметрам

Что умеет CO2-станок

На CO2-станках работают рекламные мастерские, мебельные и сувенирные производства. Такой станок режет фанеру, МДФ, массив дерева, акрил, кожу, ткань, войлок, картон и резину, а ещё гравирует стекло, камень и керамику. Для резки и гравировки тонких материалов хватает трубки на 60–80 Вт, а фанеру и акрил толщиной от 10 мм режут трубками от 130 Вт.

Типичный станок для мастерской выглядит так: стеклянная трубка с водяным охлаждением, три зеркала, фокусирующая линза из селенида цинка, вытяжка и компрессор в комплекте. Например, у Wattsan 1290 ST поле 1200×900 мм, трубка 100–130 Вт, линза ZnSe диаметром 20 мм с фокусом 50 мм, потребляемая мощность 2 кВт от сети 220 В. Паспортный ресурс трубки у этой модели составляет 6 000 часов, а у младшей 6040 с трубкой 80–90 Вт — 10 000 часов. Выработанную трубку меняют целиком, и это главная статья расходов на источник.

Металл CO2-станок режет плохо. Мощные трубки от 300 Вт в отдельных случаях справляются со сталью толщиной до 1–1,5 мм, но для серийной резки металла такой станок не подходит. Раньше металл резали промышленными CO2-лазерами киловаттного класса, и такие машины ещё работают на заводах. Но в металлорезке быстро растёт доля волоконных станков, потому что они проще в обслуживании и экономнее расходуют энергию.

Что умеет волоконный станок

Волоконный лазер режет углеродистую и нержавеющую сталь, алюминий, медь и латунь. Для листа до 6 мм обычно хватает источника на 1–2 кВт, сталь толщиной 20–25 мм режут станками на 3–6 кВт. Алюминию при той же толщине нужно больше мощности, чем стали.

Вместо трубки здесь герметичный модуль: свет рождается в волокне и по нему же идёт до режущей головы, зеркал в тракте нет. Производители источников заявляют ресурс до 100 000 часов, но это статистика по большой выборке, а не гарантия для конкретного экземпляра. Расходники сидят в голове: защитные стёкла, сопла, линзы. Юстировки в привычном смысле нет, но луч в голове нужно центровать по соплу.

Кромку определяет газ. Углеродистую сталь режут кислородом: металл окисляется, реакция даёт дополнительное тепло, скорость растёт, но на кромке остаётся оксидная плёнка. Нержавейку и алюминий режут азотом: он только выдувает расплав и защищает кромку от окисления, поэтому деталь получается светлой и её можно сразу сваривать или красить. Сжатый воздух — компромисс по цене для тонкого листа.

Безопасность: разные глаза, разные риски

Оба лазера относятся к классу 4. Такое излучение опасно и в прямом, и в рассеянном виде и способно поджечь материал. Но бьют они по разным тканям глаза. Излучение CO2 на 10,6 мкм поглощается роговицей и вызывает ожог её поверхности. Волоконный лазер работает в ближнем инфракрасном диапазоне, который глаз не видит: роговица и хрусталик его пропускают, и энергия собирается на сетчатке. Поэтому кабина волоконного станка со смотровыми окнами, рассчитанными на эту длину волны, нужна обязательно и опцией не считается.

Подробнее о вытяжке, очках и требованиях к помещению — в отдельном материале.

Если нужно и то и другое: комбинированный станок

Мастерские, которые делают вывески, часто режут и акрил, и тонкую нержавейку. Две машины означают два места в цехе и два бюджета. Альтернатива — станок с двумя источниками и двумя головами на одном портале. К такому классу относится, например, Zerder 1325 COMBI с полем 1300×2500 мм, волоконным источником Max Photonics на 1,5 кВт для металла до 10 мм и CO2-трубкой 150–180 Вт для неметаллов до 20 мм.

Компромиссы у такой схемы тоже есть. Волоконная часть на 1,5 кВт годится для тонкого и среднего листа, но не заменит листорез на 6 кВт. А если основная работа — металл, CO2-часть будет простаивать.

Как выбрать: пять шагов

Последний шаг подробно разобран в расчёте окупаемости на примере мастерской.

Станок выбран по типу, остаётся выбрать продавца. Хороший признак, когда у него есть собственные инженеры, склад запчастей и пусконаладка не отдана случайному подрядчику: волоконный станок на неверно выставленной голове и газе теряет и скорость, и кромку. Такой сервис, например, у Lasercut, и для станков по металлу пусконаладка там входит в поставку.