Лазерная трубка CO2: ресурс, признаки износа, замена, юстировка зеркал, линзы и чиллер

Как устроена трубка

CO2-трубка — запаянная стеклянная колба, в которой горит газовый разряд. Газовая смесь состоит примерно из 10–20 % углекислого газа, 10–20 % азота, нескольких процентов водорода или ксенона, остальное гелий. С одного конца стоит глухое зеркало, с другого частично отражающее: через него выходит луч. Снаружи колба имеет водяную рубашку, на анод подаётся высокое напряжение от блока питания.

Блок питания подбирают под конкретную трубку. По руководству RECI, на положительном электроде высокое напряжение, и если блок не доводит напряжение розжига до паспортного значения, возможны пожар, пробой колбы и течь воды.

Данные из руководства RECI на серию W и из страниц Yongli о трубках, просмотрено 3 октября 2026 года. Ток в таблице — рекомендуемый рабочий, паспорт конкретной трубки важнее таблицы.

Расхождение в длине и диаметре объясняет, почему трубку нельзя подбирать только по ваттам. Одна и та же мощность у разных производителей и серий может не встать в кронштейны. Станки с регулируемыми креплениями снимают часть проблемы: у Wattsan 6040 по описанию на wattsan.com универсальные крепления рассчитаны на трубки разной длины и диаметра, а у 6040 ST и 1290 ST предусмотрен дополнительный слот для длинной трубки.

Ресурс: что обещают и что считать

Паспортный ресурс — число производителя, и считать его можно по-разному. Уточните у поставщика, что именно идёт в зачёт: часы излучения или часы, когда станок включён. Пример: при шести часах в день и 250 днях в году станок включён 1500 часов в год, за три года 4500. Лазер при этом излучает лишь часть времени, и если ресурс считают по излучению, трубка прослужит дольше.

Стоимость часа трубки считается так: цена трубки делится на ресурс. Возьмём условные 40 000 ₽ (подставьте свою цену). При ресурсе 7500 часов получится около 5,3 ₽ за час, а если трубка отработала только 4500 часов, около 8,9 ₽. Эту разницу закладывают в нормо-час станка и в расчёт окупаемости CO2-станка, а сравнение ресурсов у станков разных моделей есть в материале про выбор CO2-гравера.

Заводская гарантия на трубку стоит денег только тогда, когда её можно реализовать. Перед покупкой станка уточните у продавца, какой срок гарантии на трубку, кто меняет её по гарантии и есть ли такая трубка на складе. У продавцов со своей сервисной службой и складом, вроде Lasercut, на такие вопросы есть готовый ответ, а трубка на складе сокращает простой.

Если простой единственного станка стоит денег, держат запасные трубку и линзы или второй станок, а обещанный поставщиком срок поставки мысленно умножают на два-три. Трубку надёжнее брать у местного продавца с проверкой при получении и заранее выяснить, с какой даты считается гарантия.

Признаки износа и неисправностей

Мощность трубки падает постепенно: газ вырабатывается, и рез, который шёл с одного прохода, требует двух. Так же выглядят грязная линза и сбитые зеркала, поэтому диагностика идёт методом исключения.

Побеление колбы и жёлтый катод RECI связывает с током выше паспортного: в руководстве сказано, что катод желтеет при длительной перегрузке, а срок трубки сокращается. Поэтому рабочий ток контролируют по амперметру в цепи катода, а не по шкале на панели станка.

Миллиамперметр включают только в низковольтную цепь со стороны катода, в высоковольтную цепь прибор не ставят, а блок не вскрывают. Мощность по току всё равно не оценить: когда нужна ясность, берут измеритель лазерной мощности или переставляют обе трубки на один и тот же блок.

Замена трубки

Высокое напряжение блока питания смертельно и может оставаться после отключения. Работайте только на обесточенном станке и дайте блоку разрядиться.

Вывод трубки не паяют: от перегрева ввод даёт микротрещины в стекле. Провод крепят так, как предписывает производитель трубки, чаще всего скруткой или обмоткой тонкой медной жилы, и закрывают место силиконовым герметиком или колпаком. Все эти действия выполняют на обесточенном станке, как в шагах выше.

Выходную линзу трубки не скоблят. По руководству RECI, её продувают грушей под углом, а если не помогло, аккуратно протирают спиртом, но не ацетоном, и включают лазер только после высыхания. С грязной линзой трубку использовать нельзя.

Юстировка зеркал

Луч идёт от трубки к первому зеркалу, затем ко второму на портале и к третьему в голове, где линза его фокусирует. Зеркала смещаются от вибрации и перевозки. У 1290 ST, например, стоят молибденовые зеркала D25, а для высоких мощностей Wikipedia называет золотые.

По методике американского продавца CO2-станков OMTech юстировку делают пробными импульсами на малярной ленте, наклеенной на отверстия зеркал.

Для первого и второго зеркал важнее повторяемость точки по всему полю, чем попадание в центр. Для третьего нужны обе.

Линзы: ZnSe, 50,8, 63,5 и 101,6 мм

Линзы и окна CO2-лазеров делают из селенида цинка или германия. На станках для мастерских стоит ZnSe диаметром 18 или 20 мм. У моделей Wattsan до 6040 включительно, по таблице серии на wattsan.com, линза 18 мм с фокусом 38 мм, у 6090 и больше — 20 мм и 50 мм.

Таблица составлена по рекомендациям American Photonics и австрийского производителя лазерных станков Trotec. Как найти рабочую высоту головы, описано в статье о фокусе. Линзу меняют, если на ней видны прогары, сколы или мутные пятна: восстановить её нельзя.

Чиллер и температура воды

Воду держат около 16–24 °C и не ниже точки росы в помещении: при более холодной воде на стекле и на высоковольтных контактах конденсируется влага. RECI допускает воду 10–50 °C при потоке 2–5 л/мин. В контур наливают дистиллированную воду, зимой цеху без отопления контур сливают: замёрзшая вода ломает трубку.

Практики советуют держать воду не выше 30 °C, лучше в пределах 16–25 °C, и поставить в контур термометр, чтобы не полагаться на ощущения. При охлаждении до +5 °C и ниже мощность, по их наблюдениям, падает, а холодная вода при тёплом воздухе даёт конденсат. Станок не эксплуатируют при температуре воздуха около нуля: помещению нужно отопление, иначе вода в контуре замёрзнет.

Чиллер подбирают по теплу. В воду уходит примерно разность между входной мощностью блока питания и излучением, это верхняя оценка, потому что часть тепла остаётся в самом блоке. Верхний предел по руководству RECI: блок W1 и W2 потребляет до 550 Вт, W4 и W6 до 1000 Вт.

1. Трубка 90–100 Вт: 550 − 100 = около 450 Вт.
2. Трубка 130–160 Вт: 1000 − 160 = около 840 Вт.
3. С запасом 25 % это 560 и 1050 Вт.

У чиллера TEYU (S&A) CW-5000 холодопроизводительность 750 Вт, у CW-5200 1430 Вт при стабильности ±0,3 °C. Значит, первой трубке хватит CW-5000, а второй нужен CW-5200: так же Yongli ставит рядом с трубками 130–160 Вт чиллер CW-5200, а для 150–180 Вт называет CW-5300 или CW-6000. Радиаторный CW-3000 держать заданную температуру не умеет, вода у него всегда выше комнатной.

Поток проверяют по перепаду температур: вода нагревается на Q / (m × c), где теплоёмкость воды c около 4,19 кДж/(кг·К). При 840 Вт и расходе 2 л/мин (0,033 кг/с) перепад 6 К, при 4 л/мин 3 К. Чем меньше поток, тем горячее вода внутри колбы. Датчик протока, который отключает лазер при сбое охлаждения, есть, например, у 1290 ST, а его подключение к цепи станка стоит проверить на любой модели: выключите чиллер и убедитесь, что станок не излучает.

Если лазер стреляет кнопкой Test на блоке, но молчит из программы, одна из причин лежит в цепи датчика потока между чиллером и блоком розжига, например оторванный провод или плохой разъём. Цепь проверяют на обесточенном станке. Замыкать контакты датчика перемычкой и оставлять так нельзя: без контроля потока трубка быстро перегреется.