Мощность лазерного источника — один из ключевых параметров, который влияет на доступные материалы и толщины, скорость раскроя и качество кромки. Ошибка при выборе мощности стоит дорого: недостаток киловатт — риск потерять часть заказов и просесть по срокам, избыток — переплата за оборудование и инфраструктуру, а также рост эксплуатационных расходов.
Цель статьи — дать практические ориентиры и понятную методику, чтобы технолог, инженер или руководитель производства мог определить оптимальную мощность лазерного станка под материалы, толщины и объёмы.
Данные ниже относятся к промышленной резке на волоконных (fiber) лазерах (типично порядка 1,07 мкм). Конкретные возможности всегда зависят от источника, режущей головки, газа, механики и требований к качеству кромки — поэтому любые таблицы воспринимайте как ориентиры и подтверждайте техкартами/тестовой резкой.
Мощность лазера: главный, но не единственный параметр
Мощность лазерного источника (Вт, кВт) — это скорость передачи энергии в зону обработки (1 Вт = 1 Дж/с). При прочих равных увеличение мощности обычно расширяет диапазон толщин и позволяет повысить скорость резки, но на практике результат определяется целой системой.
Кроме мощности на скорость и качество реза влияют:
- Качество луча (BPP) — показатель фокусируемости (произведение радиуса пучка в перетяжке на полуугол расходимости). Более низкий BPP чаще помогает получить меньшее фокусное пятно и стабильнее держать режим на тонких и средних толщинах, но «качество реза» всё равно зависит от режимов, газа и оптики.
- Режущая головка — фокусное расстояние, автофокус, система контроля высоты, чистота/состояние защитного стекла. Головка напрямую влияет на плотность энергии в фокусе и стабильность процесса.
- Газоподача — тип газа (O₂ / N₂ / воздух), давление, расход, чистота и стабильность.
Важно: для нержавейки и алюминия на средних/больших толщинах резка на азоте часто требует высокого давления и качественной подготовки газа (осушка/фильтрация), что влияет на стоимость владения. - Механика станка — жёсткость рамы, направляющие, приводы, динамика. При недостаточной жёсткости/настройке на высоких скоростях растут вибрации и погрешности. В спецификациях отдельно уточняйте точность позиционирования и повторяемость.
«Станок может прорезать» и «станок режет стабильно, быстро и в заданном качестве» — разные уровни.
Для стабильной работы на высоких мощностях критически важна качественная механика станка лазерной резки и прецизионные приводы.
Таблица №1: мощность и максимальная толщина реза
Ниже приведены ориентировочные предельные толщины (мм) для типовых промышленных конфигураций. Это не обещание и не паспорт: конкретные цифры зависят от источника/головки/газа/сопла/фокуса и требований к кромке.
Максимальная толщина реза (мм) по материалам и мощности
| Мощность, кВт | Углеродистая сталь (O₂) | Нержавеющая сталь (N₂) | Алюминий (N₂) | Медь* | Латунь* |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 10 | 4 | 3 | 2 | 3 |
| 1,5 | 14 | 6 | 5 | 3 | 4 |
| 2 | 18 | 8 | 6 | 3 | 5 |
| 3 | 22 | 10 | 8 | 5 | 6 |
| 4 | 24 | 12 | 10 | 6 | 8 |
| 6 | 28 | 16 | 14 | 8 | 10 |
| 8 | 32 | 20 | 16 | 10 | 12 |
| 10 | 36 | 25 | 20 | 12 | 16 |
| 12 | 45 | 30 | 25 | 14 | 20 |
| 15 | 55 | 40 | 30 | 18 | 25 |
| 20 | 70 | 50 | 40 | 22 | 30 |
Обязательно уточняйте комплектацию на обратное отражение (защита у источника и головки, датчики) и подтверждайте режимы тестовой резкой на вашем сплаве и поверхности.
Примечание по газам:
- углеродистая сталь в таблице — резка с кислородом (O₂), обычно быстрее на больших толщинах, но возможна окалина;
- нержавейка и алюминий — резка с азотом (N₂), чище кромка, но выше требования к давлению/расходу и стоимость газа.
«Максимальная толщина» — физический предел прохождения. На этом пределе качество кромки часто ухудшается (конусность, грат, шероховатость). Для производства ориентируйтесь на «рабочие» толщины под ваш класс качества и скорость.
Особенности резки нержавейки и цветных металлов
- Нержавейка: для «чистого» реза обычно используют азот высокой чистоты. На больших толщинах резко растут требования к давлению и расходу N₂, поэтому важно заранее оценить инфраструктуру (баллоны/крио/генератор, магистрали, осушка, буферные ёмкости).
- Алюминий: высокая теплопроводность и отражение усложняют резку; на одинаковой толщине алюминий часто требует большей мощности и более внимательного подбора режимов, чем углеродистая сталь.
- Медь/латунь: отражающие материалы, чувствительны к настройкам и защите от обратного отражения; возможности по толщине сильнее зависят от сплава и конфигурации станка.
Для качественной резки нержавейки и алюминия рекомендуем станки с опцией высокого давления азота и защитой от обратного отражения.
Таблица №2: мощность и скорость резки углеродистой стали
Скорость резки влияет на производительность и себестоимость, но важно помнить: это скорость по контуру, а не «выпуск деталей в смену».
Скорость резки углеродистой стали (м/мин), O₂ — ориентиры
| Толщина, мм | 1 кВт | 2 кВт | 3 кВт | 6 кВт | 10 кВт | 12 кВт |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 15 | 28 | 38 | 55 | 65 | 70 |
| 2 | 7 | 14 | 20 | 32 | 42 | 48 |
| 3 | 4.5 | 7.5 | 11 | 20 | 30 | 35 |
| 5 | 2.2 | 4.0 | 5.5 | 9.0 | 14 | 17 |
| 8 | 1.0 | 1.8 | 2.8 | 4.5 | 7.0 | 8.5 |
| 10 | 0.7 | 1.3 | 2.0 | 3.2 | 5.0 | 6.0 |
| 12 | — | 0.9 | 1.4 | 2.3 | 3.8 | 4.5 |
| 16 | — | 0.5 | 0.8 | 1.4 | 2.4 | 3.0 |
| 20 | — | — | 0.4 | 0.8 | 1.5 | 2.0 |
| 25 | — | — | — | 0.5 | 0.9 | 1.2 |
Как читать таблицу и не ошибиться в расчётах
Пример: Ст3, 5 мм, суммарная длина реза по контуру 150 м.
- 2 кВт: 4,0 м/мин → чистое время реза ≈ 37,5 мин
- 3 кВт: 5,5 м/мин → чистое время реза ≈ 27,3 мин
- 6 кВт: 9,0 м/мин → чистое время реза ≈ 16,7 мин
Но это только чистое время реза. Реальная производительность зависит от:
- количества прожигов (и их времени),
- холостых перемещений,
- стратегии раскроя,
- смены листа/паллеты,
- простоев и коэффициента использования оборудования.
Для точного расчёта производительности учитывайте не только скорость, но и оснастку, например, устройства автоподачи и сменные паллеты.
Качество реза vs максимальная толщина — где граница
Качество реза оценивают по перпендикулярности кромки, шероховатости, наличию грата и ширине зоны термического влияния. На практике часто ориентируются на ISO 9013 (классы качества термической резки).
На предельных толщинах обычно:
- растёт конусность и разброс геометрии;
- увеличивается грат и трудоёмкость зачистки;
- растёт шероховатость;
- ухудшается точность в углах (радиус/«замыливание») из‑за динамики и тепловложения.
Рабочие диапазоны (ориентиры для серийной работы)
| Мощность, кВт | Рабочий диапазон по углеродистой стали | Рабочий диапазон по нержавейке |
|---|---|---|
| 1 | 0,5–6 мм | 0,5–3 мм |
| 3 | 0,5–14 мм | 0,5–8 мм |
| 6 | 0,5–20 мм | 0,5–12 мм |
| 12 | 0,5–30 мм | 0,5–22 мм |
Примечание: это ориентиры для типовых конфигураций. Конкретные «рабочие» толщины зависят от требуемого класса качества, газа и возможностей головки.
Сценарии использования: от 1 кВт до 20+ кВт
Мастерские, штучное и мелкосерийное производство
Типовые задачи: тонколист (0,5–4 мм сталь, до 2–3 мм нержавейка), декоративные изделия, корпуса, прототипирование. Хороший вариант для старта или как второй станок под тонкий лист.
Среднее производство, универсальный диапазон
Баланс цены и возможностей. Часто выбирают как «основной станок» под разнородную номенклатуру: сталь средних толщин, нержавейка и алюминий при наличии нужной газовой инфраструктуры.
Серийное и крупносерийное производство
Оправдано при высокой загрузке (2 смены и выше) и при заметной доле средних/больших толщин. Требует хорошей механики, головки под высокие мощности и продуманной системы газов и охлаждения.
Толстолист и максимальная производительность
Выбор для предприятий, где критичны выпуск и толстолистовые заказы. Обычно требует тестовой резки и расчёта инфраструктуры (особенно по азоту).
Подбор оборудования под ваш сценарий
Определите мощность лазера, которая окупится на вашем производстве
Запас мощности: нужен ли и как рассчитать
Когда запас полезен
- ожидается рост объёмов и/или сменности;
- возможен переход на более «тяжёлые» материалы (нержавейка/алюминий/цветные);
- нужно ускорить выпуск на типовых толщинах без работы «на пределе».
Когда запас может не окупиться
- основная загрузка — тонкий лист, а узкое место производства не в резке (например, в гибке или сварке);
- нет инфраструктуры под азот/электрику/охлаждение для более мощной конфигурации.
- Соберите статистику заказов: материалы, толщины, длины реза, доля прожигов.
- Определите толщину, которую нужно резать качественно и стабильно, а не «на максимуме».
- Оцените план роста на 2–3 года.
- Закладывайте резерв обычно в диапазоне 20–30%, если вы уверены в росте номенклатуры/объёмов, но финально подтверждайте расчётом цикла и инфраструктуры.
Мощность и стоимость эксплуатации (TCO)
Выбор мощности без оценки TCO часто приводит к неверным выводам.
Электроэнергия
Полное потребление зависит от станка, источника, чиллера, компрессора, вытяжки и др.
Затраты (руб./год) = Потребляемая мощность (кВт) × Часы работы в год × Тариф (руб./кВт·ч)
Газы
Для нержавейки/алюминия на азоте газ может стать основной статьёй себестоимости. На больших толщинах часто требуется высокое давление и большой расход N₂ — заранее оценивайте, нужен ли генератор или криостанция.
Расходка
Сопла, защитные стёкла, керамика, обслуживание оптики. На высоких мощностях требования к чистоте и регулярности обслуживания выше.
Инфраструктура и запуск
До покупки проверьте доступную электрическую мощность и параметры сети, требования к охлаждению (чиллер), возможности по газам (давление, осушка, магистрали).
Станок 6 кВт с чиллером и компрессором потребляет ~18 кВт/ч. При двухсменной работе (4000 ч/год) и тарифе 7 руб./кВт·ч затраты на электроэнергию составят: 18 × 4000 × 7 = 504 000 руб./год.
Не забудьте учесть стоимость СОЖ, газов и планового обслуживания.
Бренды источников: Raycus, IPG, MAX и другие
Выбор мощности неотделим от выбора конкретной модели источника и условий сервиса. На рынке встречаются IPG Photonics, Raycus, MAX Photonics, JPT, BWT и другие.
Чтобы избежать маркетинговых ловушек, сравнивайте источники по проверяемым параметрам:
- качество луча (BPP/M² — если указано);
- стабильность мощности и допуски;
- КПД (wall-plug efficiency);
- условия гарантии, сервис, сроки поставки ЗИП;
- результаты пробного реза на ваших материалах.
Два источника «3 кВт» могут вести себя по‑разному на тонком листе и на сложных материалах из‑за различий в качестве луча, реализации оптики и алгоритмах управления мощностью. Поэтому правильный путь — тестовая резка и техкарты под вашу задачу.
Подбирайте расходные материалы и оптику в соответствии с типом источника.
Чек-лист: как определить необходимую мощность
- Материалы: сталь/нержавейка/алюминий/медь?
- Толщины: максимум и «80% загрузки».
- Качество кромки: «без доработки» или заготовка под сварку?
- Объём: длина реза в смену/месяц, число прожигов, типовые карты раскроя.
- Сменность: 1/2/3 смены.
- План роста на 2–3 года.
- Инфраструктура: азот (давление/расход), компрессор и осушка, электрика, вытяжка, охлаждение.
- Нужен ли пробный рез (обычно да для нержавейки, алюминия, отражающих материалов и предельных толщин).
Рекомендуемые станки из каталога
Корректнее подбирать не «по киловаттам», а по конфигурации под задачу. Ориентиры по классам:
3–6 кВт
Универсальные станки среднего класса под разнородную номенклатуру.
Станки с ЧПУ для комплексной обработки
6–12 кВт
Усиленная механика и высокоскоростные приводы под интенсивную эксплуатацию.
Токарные с ЧПУ для высоких нагрузок
12–20+ кВт
Решения под толстолист и максимальную пропускную способность.
Гидравлические прессы для гибки толстого листа
Для точного подбора учитывайте рабочее поле, сменный стол, головку (автофокус), защиту от обратного отражения, возможность высокого давления N₂ и реальную доступность комплектации у поставщика.
Требуется консультация?
Поможем подобрать мощность и комплектацию под ваши задачи
Все станки лазерной резкиЧасто задаваемые вопросы
Какой мощности лазер нужен для резки металла толщиной 10 мм?
Для углеродистой стали 10 мм с O₂ резка возможна на 2 кВт, но для более уверенного и быстрого режима часто выбирают 3–4 кВт. Для нержавейки 10 мм на N₂ обычно рассматривают более высокую мощность (часто от 6 кВт). Оптимум зависит от требований к кромке и инфраструктуры по азоту — подтвердите техкартой и тестом.
Лазер 1 кВт — какую толщину стали режет?
Ориентировочно до 10 мм по углеродистой стали (как физический предел) и до 6 мм как более «рабочий» диапазон при типовых требованиях к качеству. Точные значения зависят от станка и режимов.
Можно ли резать медь волоконным лазером?
Да, но нужна защита от обратного отражения и правильные режимы. Возможности по толщине зависят от сплава и конфигурации — рекомендуется тестовая резка.
Нужен ли запас мощности?
Если планируется рост объёмов/материалов — да. Типичный ориентир резерва 20–30%, но финально лучше считать по картам раскроя и возможностям инфраструктуры.
Сколько электричества потребляет станок 6 кВт?
Зависит от комплектации. Берите значение из паспорта и считайте по формуле «кВт × часы × тариф».
Что выгоднее — один 12 кВт или два 6 кВт?
Зависит от номенклатуры и требований к резервированию. Один мощный — проще по площади и персоналу, но выше риск простоя при отказе. Два — гибче по планированию и дают резерв.
Итоговая рекомендация
Выбор мощности лазера — это баланс между производительностью, номенклатурой и стоимостью владения. Не гонитесь за максимальными толщинами в паспорте: серийная работа ведётся в «рабочем диапазоне». Всегда проверяйте режимы тестовой резкой на ваших материалах и учитывайте затраты на газы, электричество и инфраструктуру.
