Резка различных материалов, будь то высокопрочные титановые сплавы, легированная сталь или керамика, создание изделий лазерной резки наиболее качественно проходят при использовании для этой цели лазера на газовой основе. Это может быть углекислый газ, кислород или азот. В прошлом веке наиболее часто использовался кислород, поскольку он позволял резать достаточно толстые слои высокопрочного материала при небольших, по нынешним меркам, мощностях когерентного луча.

Ныне всё чаще применяют азот, который имеет ряд преимуществ перед другими газами. Азот позволяет повысить качество резки, снимает оксидную плёнку с металлов, которая ухудшает их антикоррозийные свойства. Однако есть и минусы в том плане, что данный газ снижает функциональность лазера, т.е. спектр скоростей обработки и предельную толщину разрезаемого материала.

Использование кислородного лазера

Мощность таких лазеров сейчас варьируется и может быть как 5 и 6, так и 8 киловатт. На самом деле при резке тонких пластов важна не столько мощность, сколько скорость обработки, поскольку тонкая структура быстро перегревается, и может начаться окисление материала по всей площади обрабатываемого листа.

При этом высокая мощность означает большую способность резать высокопрочные материалы, но не мобильность при резке.

При использовании кислорода лазерная резка представляет собой фазовый, скачкообразный процесс, отражающий начало и завершение окислительных реакций. Данные реакции сосредоточены на поверхности среза, где атомы металла переходят в катионы, т.е. положительно заряженные из-за отдачи электронов атомы. В результате этого на поверхности можно наблюдать каналы окисления в виде полос. По их толщине и количеству можно судить о качестве резки. Чем резка быстрее, тем они меньше и незаметнее.

Особенности окисления при кислородной лазерной резке

Слои материала под поверхностью среза также испытывают на себе окисление. Но здесь температура ниже, и кислород диффундирует сквозь оксиды металла, во-первых, неравномерно, а во-вторых — всё хуже. Поэтому окислительные каналы приобретают неправильный, прерывистый рисунок. Чем чище используемый кислород, тем быстрее и качественнее будет резаться металл.

Это связано с тем, что чистый кислород обеспечивает максимально быстрый нагрев металла, его плавление и переход в оксидное состояние. Вообще, это взаимозависимый процесс. Чем быстрее окисление, тем больше надо кислорода, а чем больше кислорода, тем быстрее окисление. Улучшает качество резки увеличение напора подаваемого кислорода.