Niektoré základné znalosti laserového rezania

Už v 70. rokoch 20. storočia sa na rezanie začali používať lasery. V modernej priemyselnej výrobe sa rezanie laserom viac využíva pri spracovaní plechov, plastov, skla, keramiky, polovodičov, textilu, dreva a papiera.

Laserové rezanie

Keď zaostrený laserový lúč zasvieti na obrobok, osvetlená oblasť sa prudko zahreje, aby sa materiál roztavil alebo odparil. Akonáhle laserový lúč prenikne do obrobku, začína sa proces rezania: laserový lúč sa pohybuje pozdĺž obrysov a súčasne taví materiál. Na vyfukovanie taveniny z rezu sa zvyčajne používa prúd prúdu, pričom medzi rezom a rámom zostáva úzka medzera takmer taká široká ako zaostrený laserový lúč.

Rezanie plameňom

Rezanie plameňom je štandardný proces rezania nízkouhlíkovej ocele s použitím kyslíka ako rezného plynu. Kyslík je natlakovaný až na 6 barov a vháňaný do rezu. Tam zahriaty kov reaguje s kyslíkom: začína horieť a oxidovať. Chemická reakcia uvoľňuje veľké množstvo energie (až päťnásobok energie lasera), aby pomohla laserovému lúču pri rezaní.

Fúzne rezanie

Rezanie tavením je ďalší štandardný proces používaný pri rezaní kovu. Môže sa použiť aj na rezanie iných taviteľných materiálov, ako je keramika.

Ako rezný plyn sa používa plynný dusík alebo argón a cez rez sa vháňa tlak plynu 2 až 20 barov. Argón a dusík sú inertné plyny, čo znamená, že nereagujú s roztaveným kovom v reze, jednoducho ho odfukujú smerom ku dnu. Súčasne môže inertný plyn chrániť reznú hranu pred oxidáciou vzduchom.

Rezanie stlačeným vzduchom

Stlačený vzduch možno použiť aj na rezanie plechu. Natlakovanie vzduchu na 5 až 6 bar je dostatočné na odfúknutie roztaveného kovu v reze. Keďže takmer 80 % vzduchu tvorí dusík, rezanie stlačeným vzduchom je v podstate rezanie tavením.

Rezanie s pomocou plazmy

Ak sú parametre správne zvolené, v reze s tavením pomocou plazmy sa objavia oblaky plazmy. Plazmový oblak pozostáva z ionizovanej kovovej pary a ionizovaného rezného plynu. Plazmový oblak absorbuje energiu CO2 lasera a premieňa ju na obrobok, čo umožňuje, aby sa k obrobku pripojilo viac energie a materiál sa rýchlejšie roztavil, čo má za následok rýchlejšie rezanie. Preto sa tento proces rezania nazýva aj vysokorýchlostné rezanie plazmou.

Plazmové oblaky sú v skutočnosti priehľadné v porovnaní s pevnými lasermi, takže tavné rezanie pomocou plazmy je možné vykonávať iba pomocou CO2 laserov.

Rezanie splyňovaním

Rezanie splyňovaním odparuje materiál a minimalizuje tepelné pôsobenie na okolitý materiál. To sa dá dosiahnuť použitím kontinuálnych CO2 laserov na spracovanie materiálov s nízkym odparovaním tepla a vysokou absorpciou, ako sú tenké plastové fólie a netaviace sa materiály, ako je drevo, papier a pena.

Ultrakrátke pulzné lasery umožňujú aplikovať túto techniku ​​aj na iné materiály. Voľné elektróny v kove absorbujú laser a prudko sa zahrievajú. Laserové impulzy nereagujú s roztavenými časticami a plazmou a materiál priamo sublimuje, pričom nezostáva čas na prenos energie vo forme tepla do okolitého materiálu. Neexistuje žiadny zjavný tepelný efekt, keď pikosekundový impulz abluje materiál, žiadne tavenie a vytváranie otrepov.

Parametre: Upravte proces

Proces rezania laserom ovplyvňuje mnoho parametrov, z ktorých niektoré závisia od technického výkonu lasera a obrábacieho stroja, zatiaľ čo iné sú variabilné.

Stupeň polarizácie

Stupeň polarizácie udáva, koľko percent laserového svetla sa premenilo. Typický stupeň polarizácie je okolo 90 %. To stačí na kvalitný rez.

Ohniskový priemer

Ohniskový priemer ovplyvňuje šírku rezu a možno ho zmeniť zmenou ohniskovej vzdialenosti zaostrovacieho zrkadla. Menší ohniskový priemer znamená užší rez.

Poloha zaostrenia

Poloha zaostrenia určuje priemer lúča a hustotu výkonu na povrchu obrobku, ako aj tvar rezu.

Výkon lasera

Výkon lasera by mal zodpovedať typu spracovania, druhu materiálu a hrúbke. Výkon musí byť dostatočne vysoký, aby hustota výkonu na obrobku prekročila prah obrábania.

Pracovný režim

Kontinuálny režim sa používa najmä na rezanie štandardných profilov obrábaných materiálov v milimetrových až centimetrových veľkostiach. Na roztavenie perforácie alebo vytvorenie presného profilu sa používa nízkofrekvenčný pulzný laser.

Rýchlosť rezania

Výkon lasera a rýchlosť rezania sa musia navzájom zhodovať. Príliš rýchle alebo príliš pomalé rezanie bude mať za následok zvýšenú drsnosť a tvorbu otrepov.

Priemer dýzy

Priemer dýzy určuje rýchlosť prúdenia a tvar plynu prúdiaceho z dýzy. Čím je materiál hrubší, tým väčší je priemer prúdu plynu a zodpovedajúcim spôsobom by sa mal zväčšiť aj priemer otvoru dýzy.

Čistota a tlak plynu

Ako rezné plyny sa často používajú kyslík a dusík. Čistota a tlak plynu ovplyvňujú rezný efekt.

Keď sa použije rezanie kyslíkovým plameňom, čistota plynu musí dosiahnuť 99,95 %. Čím je oceľový plech hrubší, tým nižší je tlak plynu.

Pri použití rezania taveninou dusíka musí čistota plynu dosiahnuť 99,995 % (ideálne 99,999 %) a pri tavení a rezaní hrubých oceľových plechov je potrebný vyšší tlak vzduchu.

Zoznam technických parametrov

V počiatočnom štádiu rezania laserom si používatelia musia sami určiť nastavenie parametrov spracovania prostredníctvom testovacích chodov. Vyzreté parametre obrábania sú teraz uložené v riadiacej jednotke rezacieho systému. Pre každý typ materiálu a hrúbku existujú zodpovedajúce údaje. Technický list umožňuje bezproblémovú obsluhu laserového rezacieho zariadenia aj osobám, ktoré túto technológiu nepoznajú.

Faktory hodnotenia kvality rezania laserom

Existuje mnoho kritérií na určenie kvality laserom rezaných hrán. Kritériá, ako je otrep, priehlbina, zrno, možno posúdiť voľným okom; Kolmosť, drsnosť a šírka rezu sa merajú špeciálnymi prístrojmi. Usadzovanie materiálu, korózia, tepelne ovplyvnené oblasti a deformácie sú tiež dôležitými faktormi pri meraní kvality rezania laserom.

Široká perspektíva

Nepretržitý úspech rezania laserom je ťažké dosiahnuť s väčšinou ostatných metód spracovania. Tento trend pokračuje aj dnes. V budúcnosti bude perspektíva použitia laserového rezania čoraz širšia.