CO₂ или волоконный: почему в цеху нужны оба лазера

«Лазерная резка» и «лазерная гравировка» звучат как одна услуга, но в цеху за ними стоят два разных лазера с разной физикой. CO₂-лазер режет акрил, фанеру и картон и гравирует дерево, кожу, стекло и покрытия, а волоконный гравирует металл. Заменить один другим нельзя: дело не в мощности, а в длине волны. У нас работают оба – три CO₂-лазера GCC LaserPro и волоконный маркер, поэтому лазерную резку и гравировку делаем от 1 изделия.

Немного истории

Первый лазер заработал в 1960 году: Теодор Мейман из Hughes Research Laboratories получил красный луч из кристалла рубина. Уже в 1961 году Элиас Снитцер и его коллеги из American Optical в Саутбридже собрали первый в мире волоконный лазер, а через три года – волоконный усилитель; сегодня это веха IEEE. В 1964 году Кумар Пател в Bell Labs создал CO₂-лазер. Мощность первого образца была всего один милливатт, но он оказался дешевле и эффективнее рубинового и больше полувека остаётся самым распространённым промышленным лазером. В том же 1964 году Нобелевскую премию по физике за работы, которые привели к созданию мазеров и лазеров, получили Чарльз Таунс, Николай Басов и Александр Прохоров.

Длина волны решает всё

Лазер – это свет одной длины волны. CO₂-лазер излучает в дальнем инфракрасном диапазоне, 10,6 мкм; волоконный – в ближнем, около 1,06 мкм, в десять раз короче. Материал либо поглощает эту волну и нагревается, либо отражает её. Органика – дерево, бумага, картон, акрил, кожа, ткань, резина – и стекло хорошо поглощают 10,6 мкм: CO₂-луч уходит в материал и испаряет его по линии реза. Металл ту же волну в основном отражает, поэтому CO₂-лазер небольшой мощности металл не берёт.

С волоконным лазером картина обратная. Волну около 1 мкм металлы поглощают охотно – сталь, алюминий, латунь, медь, титан, а также покрытия и керамика; алюминий поглощает её в несколько раз сильнее, чем волну CO₂. Зато прозрачный акрил для волоконного лазера почти прозрачен – луч проходит насквозь, не оставляя следа.

Есть и второе следствие короткой волны: при прочих равных луч можно сфокусировать в пятно примерно в десять раз меньше. Отсюда точность волоконной гравировки – тонкие линии, мелкий текст, штрихкоды на металле.

Что делает CO₂-лазер

У нас три CO₂-лазера GCC LaserPro. Spirit LS25 и Spirit LS40vi с рабочим полем 740×460 мм гравируют и режут тонкие материалы: акрил до 3–5 мм, фанеру до 2–3 мм, ПВХ, дерево, картон. X380 с полем 960×610 мм, которое расширяется до 1040×750 мм, режет толще: акрил и фанеру до 10 мм, дерево до 9 мм, МДФ и ПВХ до 5 мм, картон до 7 мм. Высота изделия – до 180–250 мм.

Что из этого получается: акриловые брелоки, планшеты, таблички и сертификаты, фанерные и картонные макеты, фигурные бирки и открытки с прорезным узором, гравировка на дереве, коже, кожзаме и стекле, вырубка сложных контуров, которую не сделать ножом или катером. По металлу CO₂-лазер умеет одно – снять слой покрытия: гравировать анодированный алюминий, окрашенную поверхность или soft-touch.

Кружки и стаканы гравируем на роторном устройстве – в цеху его зовут «вертак»: изделие вращается под лучом, и рисунок ложится по окружности. Так выглядит круговая гравировка кружки soft-touch:

Что делает волоконный

Волоконный лазер у нас – маркер: он не режет, а гравирует и маркирует. Рабочее поле задаётся линзой – 100×100 или 250×250 мм, а для цилиндров есть ротатор: кружки, термосы, бутылки и фляги вращаются под лучом, и гравировка ложится ровно по окружности.

Материалы: нержавеющая сталь, алюминий, латунь, титан, покрытия, керамика. Результат – стойкая гравировка, которая не стирается и не выцветает: логотип на ноже, серийный номер на детали, надпись на фляге или термокружке. Партия 100 алюминиевых бутылок с гравировкой у нас уходит за два дня – об этом заказе есть отдельный пост. Вот одна из бутылок на ротаторе:

Почему не один универсальный станок

Потому что физика не даёт универсального: длина волны – свойство источника, а не настройка. CO₂-трубка светит на 10,6 мкм и ничем другим светить не может, волоконный излучатель – около 1,06 мкм. Бывают гибридные станки с двумя источниками в одном корпусе, но это два лазера, а не один. Поэтому в цеху стоят оба: акриловая табличка с гравированным металлическим шильдом – это два станка и два разных режима, а не одна кнопка.

Есть и практические различия. CO₂-лазеру нужен отвод дыма: испаряющийся акрил и дерево дают продукты горения, и без вытяжки кромка коптится. Волоконный маркер почти ничего не испаряет – он меняет структуру поверхности металла, – но требует точной фокусировки: миллиметр не в фокусе, и гравировка бледнеет. Скорость тоже разная: гравировка по металлу измеряется квадратными сантиметрами, рез акрила – метрами контура.

Как считается цена

CO₂: рез – по погонным метрам контура и толщине материала, гравировка – по времени станка; станко-минута X380 стоит 28 ₽, час – 1 650 ₽. Волоконный: по площади гравировки в квадратных сантиметрах, с тремя ступенями – до 15, 15–50 и свыше 50 см², плюс закладка изделия в ротатор или на стол. Поэтому большая надпись на кружке стоит дороже маленькой не из-за «размера шрифта», а из-за площади, которую луч проходит построчно. Подробности – на странице гравировки и лазерной резки.

Коротко

• 1960 – первый лазер, 1961 – первый волоконный, 1964 – первый CO₂-лазер.
• CO₂-лазер (10,6 мкм) режет и гравирует органику, акрил и стекло, по металлу только снимает покрытие.
• Волоконный лазер (около 1,06 мкм) гравирует металл, покрытия и керамику, акрил пропускает насквозь.
• У нас три CO₂-лазера GCC LaserPro с полями до 1040×750 мм и волоконный маркер с ротатором.
• Гравировка – от 1 изделия.

FAQ

Рассчитать заказ

Пришлите макет, материал и количество – скажем, на каком лазере это делается, сколько займёт и сколько будет стоить.

Telegram · MAX · WhatsApp · +7 (495) 481-9009 · info@sunprint.ru · пн–пт 10:00–19:00

Источники

ETHW (IEEE), «Milestones: First Optical Fiber Laser and Amplifier, 1961–1964»; Photonics.com, «Laser Pioneers» и «History of the Laser»; Universal Laser Systems, «History of Lasers»; Nobel Prize in Physics 1964. Оборудование и цены – по работе цеха Sunprint® и странице услуги «Гравировка и лазерная резка».