Лазерная резка диодными лазерами

Помнится лет 10 тому назад, среди начинающих радиолюбителей было популярно делать лазеры из прожигающего диски диода DVD привода. При всей примитивности конструкции, с синим лазерным диодом удавалось получить мощность до 0,6 ватт, питая это дело от батареек. Но китайская промышленность не стоит на месте и теперь уже не фольгу на CD-диске, а дерево и даже металл стало возможным резать с помощью мощных современных лазерных модулей на 1-15 ватт. Все они предназначены для использования на ЧПУ станках () и питаются от 12 вольт. Естественно они могут работать и без сетевого питания — на 3-х литиевых аккумуляторах, что позволяет эти лазерные модули использовать… скажем так — не только в станках))

Но перейдём к обзору. В нём примут участие модули на 1, 5, 10 и 15 ватт. Начнём с самого младшего, который устанавливается в .

1 Вт лазерная головка

Лазер из Китая 1 ватт

• Длина волны 410 нм
• Выходная мощность 1 Вт
• Напряжение питания 12 В
• Рабочий ток 400 мА
• Способ охлаждения: принудительное воздушное охлаждение
• Материал корпуса — алюминий
• Оптические линзы в лазере
• Рабочая температура 40-75С
• Срок службы до 10000 часов
• Размер 33 х 55 мм
• Цена около 50 долларов

5 Вт лазерная головка

Лазер из Китая 5 ватт

• Размеры внешние: Длина 53 мм х ширина 33 мм х высота 33 мм
• Длина волны: 450 нм
• Выходная мощность: 5.5 Вт
• Охлаждение: алюминиевый радиатор
• Частота модуляции: максимум 25 кГц
• Цвет отделки: Черный
• Материал корпуса: Алюминий
• Рабочее напряжение: DC = 12 В
• Рабочий ток: I < 3 A
• Время разогрева: Нет
• Рабочая температура: -10 ~ + 40 градусов
• Цена около 120 долларов

10 Вт лазерная головка

Лазер из Китая 10 ватт

• Внешние размеры: длина 50 мм х ширина 50 мм х высота 100 мм (в том числе вентилятор)
• Длина волны: 445-450 (Blu-Ray)
• Предельная мощность: 10 Вт в импульсном режиме
• Средняя мощность 6 Вт
• Частота модуляции: ttl можно модулировать
• Частота шим < 9 кГц
• Рабочее напряжение: DC = 12 В
• Рабочий ток: < 3 A
• Фокусное расстояние: 18 мм
• Рабочая температура: 15 ~ 45C
• Диаметр пятна: 0,1 — 10 мм
• Режим работы: импульсный лазер 100 нс 50%, с TTL модуляцией
• Материал корпуса: твердый алюминий + латунь
• Отделка: черный анодированный Al + пескоструйная обработка
• Теплоотвод: радиатор и вентилятор
• Блок питания: 12 В 4 А
• Цена около 240 долларов

15 Вт лазерная головка

Лазер из Китая 15 ватт

• Модель лазера: 570073
• Размер: длина 50 мм х ширина 50 мм х высота 100 мм
• Длина волны: 445 ~ 450 нм
• Выходная мощность: импульсная 15 Вт, средняя 8 Вт
• Частота модуляции: TTL модулированный, 0В-off 5В-on
• Частота ШИМ <9 кГц
• Рабочее напряжение: 12 В
• Рабочий ток: I <5 A
• Рабочая температура: 15-45С
• Фокусное расстояние: 18 мм
• Питание БП: 12 В 4 A
• Цена около 320 долларов

По внешнему виду и конструкции модели на 5-15 ватт очень похожи, поэтому без маркировки или тестов трудно сразу определить мощность.

Схема подключения лазера

Схема питания лазерного модуля

Схема питания лазерного модуля в ЧПУ

Подключаются модули к источнику постоянного напряжения 12 В, различаясь только током потребления. На станке для подачи питания служит специальный разъём на плате CNC, а при необходимости можно задействовать обычный импульсный блок питания, воткнув штекер в стандартное гнездо через такой переходник (идёт в комплекте).

Переходник внешнего блока питания лазера

TTL управление осуществляется через специальный блок, с помощью ШИМ импульсов. Схемы нет, но вот фото этой платы с деталями в хорошем качестве.

TTL БП плата

Какую выбрать мощность лазера

С самой мощной из доступных, 15-ваттной головкой, удаётся легко выполнять гравировку не только на дереве, но и почти на любом типе металла (одни поддаются выжиганию лучше — другие хуже). С лазером до 5 ватт получится гравировать и резать дерево, картон, пластик, кожу. Ну а модель на 1 ватт особым результатом не удивит — только картон и фанера.

Резка лазером — примеры

Примечание:

Головка будет выдавать 100% от интенсивности лазерного излучения, когда вы непосредственно подключите её к источнику питания 12 В. Не использовать более 10 минут в таком режиме, иначе лазер сгорит. Желательно чуть снизить питающее напряжение, хотя бы на 1 вольт — это существенно увеличит ресурс диода без заметного снижения мощности луча.

Многие считают, что резать можно только мощными СО2 и оптоволоконными лазерами. На самом деле это не так. Диодными лазерами мощностью от 2 Вт можно уже резать многие материалы. Итак, начнём с самого начала.

На что способен 2.1 Вт лазер?

2.1 Вт лазер - это относительно небольшая мощность для лазера. Её достаточно для эффективной резки бумаги, картона, фанеры, тёмного акрила толщиной до 1–1.5 мм. Хоть этот лазер скорее оптимален для гравировки, но всё же резка возможна на относительно хорошей скорости. Картон и бумага практически не обугливаются при скорости резки 200–300 в программе CNCC LaserAxe.

Конечно, играет немалое значение, цвет материала и сама структура. Когда мы говорим про эффективную резку, мы имеем ввиду чистый не обугленный срез. Опять же хочется напомнить, что многие китайские лазеры не имеют заявленной мощности и очень сильно не соответствуют заявленным параметрам.

Вот пример того, что можно вырезать 2.1 Вт лазером.

3.5 Вт лазер для резки

3.5 Вт лазер с резкой уже справляется лучше, чем 2.1 Вт. С его помощью можно резать акрил, фанеру, дерево толщиной 2–3 мм.

При резке фанеры нужно учесть некоторые нюансы. Существует многослойная клееная фанера и для её прорезания необходимо большее количество проходов. Для резки 2–3 мм фанеры 3.5 Вт лазером нужно 20–30 проходов и скорость в программе CNCC LaserAxe примерно 50–200.

Такую замечательную шкатулочку можно сделать 3.5 Вт лазером.

5.6 Вт лазер с короткофокусной линзой

5.6 Вт лазер уже существенно лучше подходит для резки, но здесь мы предлагаем установить короткофокусную линзу G-2.

Из школьного курса помним, что мощность лазера падает пропорционально квадрату расстояния. Чем хороша и удобна короткофокусная линза G-2, так это тем, что её можно поставить вместо обычной и не нужно делать никаких изменений. Короткофокусная линза G-2 имеет фокусное расстояние примерно 4 мм, фактически это почти вплотную к предмету.

5.6 Вт режет прекрасно фанеру толщиной 2, 3, 4, 5 мм.

Параметры лазерной резки 5.6 Вт лазером Endurance:

1. Фанера 2 мм - скорость 300, 2–3 прохода;
2. Фанера 3 мм - скорость 250, 3–4 прохода;
3. Фанера 4 мм - скорость 200, 8 проходов;
4. Фанера 5 мм - скорость 100, 8–10 проходов.

Если брать обычную линзу, то иногда получается, что даже при 100 проходах и скорости 300 4-миллиметровая фанера не прорезается. Поэтому для резки мы советуем использовать только короткофокусные линзы. Однако, можно осуществлять резку если установить лазер на 3D принтер.

Чтобы быть все время в фокусе, после каждого прохода необходимо смещать лазер вниз по оси Z.

8 Вт ультрамощный лазер для резки

8 Вт диодный лазер с короткофокусной линзой G-2 подходит для резки 4–5 мм фанеры и режет до 8 мм акрила с обычной длиннофокусной линзой.

В действительности мощность 8 Вт уже достаточна для того, чтобы прорезать с одного прохода 4 мм фанеры.

А также с 3-х проходов прорезать 8 мм чёрный акрил:

Таким образом, диодными лазерами можно спокойно резать фанеру, акрил, дерево до 5 мм.

Конечно, можно резать и большую толщину материалов. Например, 8 Вт мы максимум прорезали 10 мм фанеры, но в этом случае уже довольно сильно падает скорость и качество. Края получаются не вполне чистыми и местами могут наблюдаться следы горения.

Фактически управлять можно 3 параметрами:

1. мощность лазера;
2. скорость;
3. количество проходов.

Чем больше скорость, тем более качественные края и более аккуратная резка. Может быть много проходов на большой скорости, однако иногда бывает, что из-за этого резка не происходит. Тогда приходится выбирать между качеством или скоростью. В большинстве случаев необходимо опытным путём подбирать оптимальные параметры.

Основные нюансы лазерной резки

Запомните, самое важное - это настроить фокус лазера.

Сделать это можно, когда вы выставляете слабое свечение в программе и глядя через очки на точку меняете фокусное расстояние с помощью линзы. Мы рекомендуем фокусировать на чёрную металлическую поверхность. В этом случае заметить, когда точка оказалась самой маленькой, довольно легко. Но обращаем внимание, что делать это нужно строго в защитных очках.

В целом, можно уверенно констатировать, что:

• лазеры мощностью 3.5 Вт подходят для резки 1–2 мм фанеры, акрила.
• лазеры мощностью 5.6 Вт подходят для резки 2–3 мм фанеры, акрила.
• лазеры мощностью 8 Вт подходят для резки 3–5 мм фанеры, акрила.

Если есть вопросы, задавайте:

[email protected] или по телефону: 89162254302

U"King ZQ-12B 445nm Blue Light Power Beam Burning Laser Pointer Pen Suit - $ 145.99
Товар предоставлен бесплатно для обзора

Здравствуйте. После , представитель магазина предложил мне протестировать аналогичный лазер, но более чем в 3 раза мощнее и в 2 раза дороже. Я, конечно же, не смог отказаться от такого предложения, т.к. самому интересна эта тема, хотя с прикладной точки зрения эти лазеры (лазерные указки, как позиционирует их производитель) не особо и применимы.
В обзоре будет сравнение двух лазеров по потребляемой мощности и по силе прожигания. В конце будет вынесен вердикт:)
В общем прошу…

В связи с тем, что лазеры практически идентичны внешне и по комплектации, а я достаточно ленив, то в этом обзоре частично буду использовать материалы из прошлого.

Пройдёмся по основным параметрам со страницы товара:
Одинаковые параметры:
Цвет: синий;
Длина волны: 445нм;
Питание: 2 Li-Ion аккумулятора 7,4В;
Размер: 138мм x 27мм x 27мм
Отличия:
Излучаемая мощность предыдущего: 1200-1400мВт;
Излучаемая мощность обозреваемого: 5000мВт.

Упаковка:
Картонная коробка -> пупырка -> алюминиевый чемоданчик.






Комплектация:
- лазер;
- 2 Li-Ion аккумулятора типоразмера 16340 на 1300 мАч;
- зарядное устройство с неправильной вилкой;
- защитные очки красного цвета;
- 5 насадок;
- световод;
- пакетик силикагеля.














На фото присутствует переходник под наши розетки, прошу не обращать внимания, на самом деле его не было.

Лазер:
Корпус лазера сделан из алюминиевого сплава, являющийся радиатором. С одного торца корпуса расположена крышка отсека аккумуляторов с кнопкой включения, с другого излучатель с линзой








Вдоль всего корпуса расположены металлические штыри с винтами в торцах, но они выполняют чисто декоративную функцию


Внешне оба лазера ничем не отличаются, поэтому старый лазер я пометил синей изолентой, куда же без неё.

Измерение потребляемой мощности:
Напряжение: 8В;
Ток: 1,5А;
Потребляемая мощность: более 10Вт.




Мне в прошлом обзоре указывали на некорректность суждения об излучаемой мощности по потребляемой. Естественно потребляемая мощность в несколько раз больше излучаемой. Но потребляемую я могу измерить, а излучаемую нет, поэтому и измеряю потребляемую. Тем более, что для сравнения это полезно. Так вот потребляемая мощность обозреваемого лазера аналогична потребляемой мощности предыдущего. Таким образом уже сейчас можно сделать вывод о том, что лазеры идентичны!

Включение:
В комплекте присутствует 5 насадок, у каждой насадки есть вращающийся колпачок, позволяющий видоизменять проецируемую «картинку»

Поджигание-прожигание:
На фото тяжело продемонстрировать все опыты, но они все есть в видеообзоре в конце.
Спичка зажигается за доли секунды от лучей обоих лазеров:




Бумага поджигается одинаково быстро:




Чтобы прожечь картон, нужно подождать секунд 5:




Пластиковая коробка от компакт диска прожигается за секунду:




Не устояла и синяя изолента:




А теперь «смертельный номер» (главное рукой постоянно двигать):


В результате проведения опытов корпус лазера прилично нагрелся:

Видеообзор:
В видеообзоре тестирование, сравнение, различные опыты и эксперименты: прожигание пластика, поджигание спичек и бумаги…

Итог:
В результате всех опытов и тестов можно сделать заявление о том, что оба лазера идентичны. Поэтому переплачивать в 2 раза больше смысла никакого. Тем более комплектация у обозреваемого экспоната скуднее.
Также необходимо отметить, что лазеры такой мощности это не детские игрушки. Использовать их можно только в защитных очках. Ни в коем случае нельзя направлять в глаза кому бы то ни было, иначе можно получить необратимые последствия - ожоги сетчатки и помутнение стекловидного тела глаз.

«На подходе» обзор мощного красного лазера в таком же корпусе и в аналогичной комплектации. Удачи!

Я часто сталкивался с запросами, каким образом к тому или иному 3D-принтеру, ЧПУ или координатному столу подключить более мощный лазер, если на самой плате либо не предусмотрено отдельное питание лазера, либо ток, который подается через контрольную плату, очень ограничен, например, 0.5А.

В основном на платах DIY engravers и MakeBlock подается 9-12 Вольт и не более 0.5-1 Ампера.
Для диодных лазеров мощностью от 1 Вт обычно требуется от 1 до 3 Ампер и 12 Вольт, а для лазеров мощность свыше 5 Вт требуется более 3 Ампер.

Например, на координатных столах (плоттерах типа MakeBlock XY plotter 2.0 KIT), необходимо организовать дополнительное питание, ровно как и на небольшом гравере Neje. Поэтому для того, чтобы поставить более мощный лазер – необходим отдельный блок питания и драйвер.

Описание предлагаемой схемы

Условно назовем её «Endurance circuit MO 1»:

Подключите управление лазером к пинам МК (МикроКонтроллер) и GND1. Подавайте напряжение не более 24В. Подключите контакт «+» вашего лазера к контакту «+12В», контакт «-» лазера к контакту «Сток» («Drain») полевого транзистора.

Не обязательно располагать контакты GND1 и GND2 на одной линии. Контакты «+12V» и «GND2» можно взять и со свинцово-кислотного аккумулятора.

Для размещения элементов достаточно иметь макетную плату размером 20х20 мм.

Данная схема позволяет питать более мощные лазеры 12 В и силой тока 5 ампер и более (согласно характеристикам используемого мосфета). В качестве питания лазера используйте источник питания DIY либо дополнительный блок питания.

Пример подключения данной схемы:

Вверху справа фотографии электронной платы гравера NEJE контакты Laser «+» и «-» являются управляющими, то есть соедините их с контактами Endurance circuit MO 1, соответственно с «МК» и «GND1».

Используйте коробку распределительную телефонную (пластмассовая), чтобы поместить плату Endurance circuit MO 1. Выбирая тип проводов, имейте ввиду, что через них пойдет ток 1-5 А в зависимости от мощности лазера. Например, лазер мощностью 5.6 Вт потребляет до 3.5А.

Пример подключения схемы Endurance circuit MO 1 к мини граверу Neje:

Пример того как выглядит схема Endurance на MakeBlock plotter XY 2.0:

При желании каждый из Вас может спаять схему самостоятельно согласно принципиальной схеме в начале статьи. Рад предоставлять сообществу любителей лазеров и лазерной гравировки полезные технологии!