Lasergasversorgung

Betriebsgase für CO₂-Laser

Die Betriebsgase (CO₂, N₂, He) sind als Reingase oder als LASERMIX^® – Gemische von PanGas lieferbar. Aufgrund der hohen Gasreinheiten kommen Spezialgas-Armaturen zum Einsatz. Die Druckminderer, vorzugsweise in der Wandmontageausführung, sind mit Metallmembranen ausgerüstet. Die Verbindung zum Laser erfolgt über eine feste Rohrleitung. CrNi-Stahlleitungen oder Cu-Rohr gewährleisten bei sachgerechter Verlegung die Einhaltung der hohen Gasreinheiten für einen zuverlässigen Laserbetrieb. Schläuche sind auf möglichst kurze Stücke zu beschränken, da sie hinsichtlich der Gasreinheit erfahrungsgemäss eine Schwachstelle bilden.

Arbeitsgase für CO₂- und Festkörperlaser

Die Materialbearbeitung mit Lasern stellt an die Arbeitsgase hohe Anforderungen. Für das Laserstrahlbrennschneiden mit O₂ 3.5 muss das System Sauerstoff-geeignet sein, d. h. es muss vollkommen öl- und fettfrei sein. Hochdruckschneiden mit Stickstoff erfordert eine Versorgungslinie, die für 30 bar ausgelegt ist. PanGas liefert Druckminderer, Leitungen und Entnahmestellengarnituren, die allen Anforderungen des Hochdruckschneidens sicher genügen. Für die Arbeitsgase beim Laserstrahlschweissen und Laseroberflächenbehandeln stehen erprobte Versorgungssysteme zur Verfügung.
PanGas hat für alle Anforderungen hochwertige und praxiserprobte Komponenten für einen sicheren und problemlosen Langzeitbetrieb. Bei PanGas steht für alle in der Lasertechnik eingesetzten Druckminderer, Armaturen, Rohr- und Schlauchleitungen sowie für die zugehörigen Sicherheitseinrichtungen und sonstiges Zubehör ein spezieller Hardwarekatalog zur Verfügung.

Gasversorgungssysteme

Hochreine Gase erfordern ein entsprechendes Gasversorgungssystem. Die wichtigsten Faktoren, die für ein geeignetes Gasversorgungssystem berücksichtigt werden sollten, sind folgende:

• das Schlauch- und Rohrmaterial 

• die Art der Verbindungen im Rohrleitungssystem 

• die Art und Kapazität der Druckregler

Druckregler für Lasergase, Schneidsauerstoff und Schweissgase

Eingesetzt werden Reinstgasarmaturen mit einer metallischen Membrane und einem Messingkörper. Im Vergleich zu den Standard-Schweissarmaturen bietet die Verwendung von Reinstgasarmaturen einige Vorteile. Die Regelmembranen sind aus Metall (Hastelloy) anstatt aus Kunststoff/Gummi, die nicht diffusionsbeständig sind.
Darüber hinaus sind die Qualitätsanforderungen bei der Fertigung von Reinstgasarmaturen strenger und ergeben eine genauere Regelcharakteristik.
Insgesamt ist die Reproduzierbarkeit und Regelgenauigkeit von Reinstgas-Druckreglern den Standardversionen überlegen.

Für Lasergase werden von den Laserherstellern oft zweistufige Regler gefordert. Diese können in einer Einheit oder in getrennten Einheiten angeboten werden, beispielsweise eine Stufe bei der Hochdruckreduzierung und eine zweite Stufe am Einsatzort. Beim Laserstrahlschneiden von dickerem Baustahl muss der Sauerstoffdruck auf unter 1 bar reduziert werden.
Der Schneidprozess reagiert sehr sensibel auf Druckschwankungen, so dass zweistufige Druckregler verwendet werden müssen, um Laserschneidsauerstoff bei weniger als 1 bar ohne Druckschwankungen zuzuführen.

Regler für Schneidstickstoff und Partikelfilter

Eingesetzt werden Druckregler mit grosser Kapazität und konstantem Hinterdruck. Die Reinheitsanforderungen für den Laserschneidstickstoff sind genau so hoch wie die Anforderungen an die Reinheit der Lasergase.
Wegen der grossen Gasflüsse ist die Kontaminationsgefahr des Schneidstickstoffs relativ gering. Der Hinterdruck der Hochdruckregler muss in jedem Fall über 30 bar liegen.
Die Kapazität sollte zumindest 50 m³/h betragen, neuere Anwendungen benötigen bereits bis zu 150 m³/h.

Partikelfilter sind vorzugsweise am Einsatzort zu installieren. Partikelfilter verhindern ein Eindringen aller Partikel in das Lasersystem, Partikel können aus der Gasversorgungsanlage kommen.
Wenn keine Filter eingebaut werden, müssen diese Partikel vollständig mit Stickstoff ausgespült werden, bevor das Gasversorgungssystem an den Laser angeschlossen wird.

Rohrleitungsmaterialien

Eingesetzt werden Rohre aus rostfreiem Stahl oder Kupfer, öl- und fettfrei. Metallrohre bieten die grösste Beständigkeit gegen Diffusion von Verunreinigungen und Kontamination der reinen Gase.

Rohrgrösse

Lasergase: 8 mm x 1 mm

Mindestdurchmesser für

Schneidgase: 12 mm x 1 mm
Schweissgase: 8 mm x 1 mm

Der Rohrdurchmesser wird im wesentlichen durch den geforderten Gasfluss bestimmt, hängt aber auch von der Länge der Rohrleitung, der Anzahl der Anschlussstücke, Bögen etc. ab, die zu Druckverlusten führen.

Verbindungen im Gasversorgungssystem

Rohre aus rostfreiem Stahl werden orbital WIG-geschweisst und während des Schweissens mit Wurzelschutzgas gespült. Bei Kupferrohren muss während des Lötens mit Hilfe von Formiergas die Bildung von Kupferoxiden in den Rohren vermieden werden. Kupferoxide zerstören die Optiken und die Elektroden im Resonator. Klemmring-Verschraubungen, wie z. B. Swagelok für rostfreien Stahl und Kupfer, werden ebenfalls empfohlen.
Mit Teflon versiegelte Standardverschraubungen sollten in jedem Fall vermieden werden.