Лазерная резка - какой газ лучше подходит

8 июля 2025
Время на чтение: 10 мин
Лазерная резка - какой газ лучше подходит

Газы в лазерной резке выполняют ключевую роль: выдувают расплавленный материал из зоны реза, защищают обрабатываемую поверхность и регулируют термохимические реакции.

Выбор газа — не просто формальность, а важное решение, которое напрямую влияет на три основных параметра:

  • Качество кромки (чистота, отсутствие окалины и окислов).
  • Скорость резки (производительность оборудования).
  • Себестоимость (стоимость газа, энергопотребление, затраты на постобработку).

Неправильный выбор газа приводит к дефектам, ускоренному износу оборудования и финансовым потерям.

Содержание

Основные газы для лазерной резки

Кислород (O₂)

При резке с кислородом происходит экзотермическая реакция — металл активно окисляется в струе кислорода, выделяя дополнительное тепло, что повышает температуру в зоне реза и ускоряет процесс.

  • Лучшие материалы: углеродистые и низколегированные стали (толщиной от 1 мм до очень больших).
  • Эффект: высокая скорость резки толстых сталей, но на кромке образуется окалина и оксидный слой, что требует последующей очистки.

Азот (N₂)

Азот создаёт инертную среду, выдувая расплавленный металл из зоны реза и предотвращая окисление и горение материала. В отличие от кислорода, азот не вступает в химические реакции с кромкой, сохраняя её в неизменном состоянии.

  • Лучшие материалы: нержавеющие и высоколегированные стали всех марок, алюминий и его сплавы (до 15–20 мм), латунь, никель и другие цветные металлы.
  • Эффект: идеально чистая, блестящая ("зеркальная") кромка без окалины или окислов. Скорость резки на тонких и средних толщинах нержавеющей стали и алюминия зачастую выше, чем при использовании кислорода. Для достижения высокого качества требуется высокое давление газа (около 30–35 бар) и его высокая степень очистки (обычно 99,5–99,99%). При резке лазерный луч обычно фокусируется ближе к нижней поверхности заготовки, что даёт более широкий разрез и улучшает удаление расплава.

Аргон (Ar)

Аргон обладает высокой инертностью и является самым надёжным «щитком» от окисления при высоких температурах.

  • Лучшие материалы: титан и его сплавы, никелевые сплавы, магний, цирконий. Также широко используется для сварки готовых изделий.
  • Эффект: предотвращает образование тугоплавких оксидов, которые значительно усложняют резку. Обеспечивает чистые кромки. Самый дорогой из рассмотренных газов.

Сжатый воздух

Сжатый воздух — это смесь азота (около 78%), кислорода (около 21%) и различных примесей. Он сочетает в себе свойства как резака, так и слабого окислителя и инертной среды.

  • Лучшие материалы: тонкая углеродистая сталь (до 5 мм), оцинкованная сталь, некоторые цветные металлы (латунь, медь до 2-3 мм). Подходит для случаев с нестрогими требованиями к качеству кромки. Резка алюминия не рекомендуется из-за образования шероховатой окисленной поверхности.
  • Эффект: значительное удешевление процесса (газ почти "бесплатный"). Чистота реза и качество кромки средние/низкие. Возможны оксиды и окалина. Из-за влаги и примесей в воздухе происходит быстрый износ режущих сопел.

Критерии выбора газа

Не существует "универсального" газа. Оптимальный выбор зависит от факторов:

  1. Материал и его толщина
    Сталь толщиной более 2-3 мм: для толстых листов лучше кислород, для тонких — азот.
    Нержавейка, алюминий: азот высокой чистоты.
    Титановые сплавы: аргон.
    Тонкая сталь без особых требований к качеству: сжатый воздух.
  2. Требования к кромке
    Если требуется минимум окалины и оксидов – азот и аргон.
    Если окалина допустима или легко удаляется – кислород или воздух.
  3. Скорость vs. Стоимость
    Максимальная скорость на стали: кислород (особенно толстые листы).
    Экономия на газе: сжатый воздух (но может падать скорость).
    Баланс скорости и качества на цветных металлах: азот.
  4. Влияние на оборудование
    Кислород: риск оплавления кромок резака при ошибках фокусировки.
    Азот и аргон: требуют высокой герметичности лазерного станка, так как утечки газа снижают качество резки и увеличивают расход.
    Сжатый воздух: из-за влаги и примесей вызывает абразивный износ сопел, сокращая срок их службы и требуя более частой замены.

Сравнительная таблица газов для лазерной резки (ЧПУ-станок 4–8 кВт)

Основные параметры по видам газа
Параметр Кислород (O₂) Азот (N₂, ≥99.95%) Аргон (Ar) Сжатый воздух
Материалы Углеродистая сталь (все толщины) Нержавеющая сталь, алюминий, латунь (до 20 мм) Титан, никелевые сплавы, магний Ст3сп, оцинкованная сталь (<5 мм)
Кромка реза Серая, с окалиной Чистая, серебристая Чистая, инертная Серая, шероховатая
Скорость резки Максимальна на толстой стали Высокая на нержавейке и алюминии Средняя Умеренная, ниже кислорода и азота
Оксидный слой Толстый Отсутствует Отсутствует Средний/тонкий
Стоимость газа Низкая Средняя/высокая Высокая Очень низкая
Окалина Значительная Отсутствует Отсутствует Малая или средняя
Недостатки Окисление кромки Высокое давление Очень высокая цена Низкое качество, износ оборудования

Часто задаваемые вопросы

Почему азот обязателен для нержавейки?

Использование кислорода при резке нержавейки приводит к образованию тугоплавких оксидов хрома (Cr₃O₄), которые значительно ухудшают качество реза и требуют дорогостоящей зачистки перед сваркой. Азот же предотвращает окисление, благодаря чему кромка остаётся чистой и сразу пригодной для последующей сварки.

Можно ли на алюминии заменить азот воздухом для экономии?

Строго не рекомендуется. Воздух содержит кислород и влагу, что вызывает образование шероховатой, окисленной и пористой кромки, особенно заметной при анодировании алюминия. Экономия на газе в итоге приводит к увеличению затрат на постобработку или к браку готовых изделий.

Почему медь режут аргоном?

Медь обладает высокой теплопроводностью и сильно отражает инфракрасное излучение CO₂-лазеров, что затрудняет эффективный нагрев и резку. Аргон в этом случае эффективнее выдувает вязкий расплав меди из зоны реза и глубже проникает в разрез, обеспечивая стабильный и качественный процесс. Азот допустим для резки тонкой меди, однако кислород категорически не подходит из-за риска неконтролируемого горения и плавления металла.

Насколько критична чистота азота (99.5% vs. 99.995%)?

Чистота азота особенно важна при резке нержавеющей стали, алюминия и меди. Азот с чистотой 99,5% содержит до 0,5% кислорода и влаги, что достаточно для образования окислов на кромке, что в итоге приводит к тусклому, шероховатому резу, непригодному для ответственных применений и последующей сварки. Для качественного инертного реза рекомендуется использовать азот чистотой не ниже 99,9% или выше — 99,995%.

Заключение

Выбор газа для лазерной резки – инженерный компромисс между качеством кромки, скоростью работы и экономической эффективностью.

  • Кислород: безальтернативен для толстой углеродистой стали на скорость, но даёт окалину, требующую очистки.
  • Азот: стандарт качества для нержавейки, алюминия и тонких сплавов.
  • Аргон: специализированное решение для титана и реактивных сплавов с максимальной защитой.
  • Сжатый воздух: экономичный вариант для простых задач на тонкой стали.

При выборе газа учитывайте:

  • Тип и толщину материала.
  • Конечные требования к качеству изделия.
  • Реальную стоимость газовых ресурсов и инфраструктуры (генераторы, системы очистки).

Инвестиции в правильный газ почти всегда окупаются за счёт снижения брака, уменьшения затрат на постобработку и сокращения простоев оборудования.

Поделиться статьёй:

Назад к списку статей