Rôzne spôsoby rezania laserového rezacieho stroja.

Rezanie laserom je bezkontaktná metóda spracovania s vysokou energiou a dobrou ovládateľnosťou hustoty. Laserový lúč je zameraný na vytvorenie svetelného bodu s vysokou hustotou energie, ktorý má pri aplikácii na rezanie mnoho vlastností. Existujú hlavne štyri rôzne spôsoby rezania laserového rezania s cieľom riešiť rôzne situácie.

Laserový rezací stroj na kyvadlovú raketoplánovú tabuľku	Laserový rezací stroj s jedným stolom	Laserový rezací stroj na rúry

Fúzne rezanie

Pri laserovom tavení a rezaní sa obrobok čiastočne roztaví a roztavený materiál sa rozprašuje pomocou prúdenia vzduchu. Pretože k prenosu materiálu dochádza iba v jeho kvapalnom stave, proces sa nazýva laserové tavenie a rezanie.

Laserový lúč je zladený s vysoko čistým inertným rezným plynom, ktorý odvádza roztavený materiál preč od zárezu, a samotný plyn sa na rezaní nezúčastňuje. Rezanie laserovým tavením môže dosiahnuť vyššiu rýchlosť rezania ako rezanie splyňovaním. Energia potrebná na splyňovanie je zvyčajne vyššia ako energia potrebná na roztavenie materiálu. Pri laserovom tavení a rezaní sa laserový lúč absorbuje iba čiastočne. Maximálna rýchlosť rezania sa zvyšuje so zvýšením výkonu lasera a klesá takmer nepriamo so zvýšením hrúbky plechu a zvýšením teploty topenia materiálu. V prípade určitého výkonu lasera je limitujúcim faktorom tlak vzduchu v štrbine a tepelná vodivosť materiálu. Laserové tavenie a rezanie môže získať rezy bez oxidácie pre železné materiály a titánové kovy. Hustota výkonu lasera, ktorá spôsobuje tavenie, ale nie splyňovanie, je medzi 104 W/cm2～105 W/cm2 pre oceľové materiály.

Odparené rezanie

V procese rezania laserovým splyňovaním je rýchlosť povrchovej teploty materiálu stúpajúca na teplotu bodu varu taká rýchla, že stačí zabrániť topeniu spôsobenému vedením tepla, takže časť materiálu sa odparí na paru a zmizne a časť materiálu sa rozprašuje zo spodnej časti štrbiny pomocným plynom Prietok odfúkne. V tomto prípade je potrebný veľmi vysoký výkon lasera.

Aby sa zabránilo kondenzácii výparov materiálu na štrbinovej stene, hrúbka materiálu nesmie výrazne prekročiť priemer laserového lúča. Tento proces je preto vhodný len pre aplikácie, kde sa musí zabrániť odstraňovaniu roztaveného materiálu. Toto spracovanie sa v skutočnosti používa iba v oblastiach, kde sú zliatiny na báze železa veľmi malé.

Tento proces sa nemôže použiť pre materiály, ako je drevo a určitá keramika, ktoré nie sú v roztavenom stave, a preto je nepravdepodobné, že by umožnili opätovné preskúmanie výparov materiálu. Okrem toho tieto materiály zvyčajne vyžadujú hrubšie rezy. Pri rezaní laserovým splyňovaním závisí optimálne zaostrenie lúča od hrúbky materiálu a kvality lúča. Výkon lasera a teplo odparovania majú len určitý vplyv na optimálnu polohu zaostrenia. V prípade určitej hrúbky plechu je maximálna rýchlosť rezania nepriamo úmerná teplote odparovania materiálu. Požadovaná hustota výkonu lasera je väčšia ako 108 W/cm2 a závisí od materiálu, hĺbky rezu a polohy zaostrenia lúča. V prípade určitej hrúbky plechu, za predpokladu dostatočného výkonu lasera, je maximálna rýchlosť rezania obmedzená rýchlosťou plynového prúdu.

Riadené rezanie zlomov

Pre krehké materiály, ktoré sa ľahko poškodia teplom, sa vysokorýchlostné a kontrolovateľné rezanie vykonáva zahrievaním laserovým lúčom, ktoré sa nazýva rezanie riadenou zlomeninou. Hlavným obsahom tohto procesu rezania je: laserový lúč ohrieva malú plochu krehkého materiálu, čo spôsobuje veľký tepelný gradient a silnú mechanickú deformáciu v tejto oblasti, čo vedie k tvorbe trhlín v materiáli. Pokiaľ je zachovaný rovnomerný vyhrievací gradient, laserový lúč môže viesť trhliny v ľubovoľnom smere.

Oxidačné tavenie (rezanie laserovým plameňom)

Tavenie a rezanie vo všeobecnosti používa inertný plyn. Ak je nahradený kyslíkom alebo inými aktívnymi plynmi, materiál sa zapáli pod ožarovaním laserového lúča a dôjde k prudkej chemickej reakcii s kyslíkom na vytvorenie ďalšieho zdroja tepla na ďalšie zahrievanie materiálu, čo sa nazýva oxidačné tavenie a rezanie .

Vďaka tomuto efektu je pre konštrukčnú oceľ rovnakej hrúbky rýchlosť rezania, ktorú je možné dosiahnuť touto metódou, vyššia ako rýchlosť rezania tavením. Na druhej strane, táto metóda môže mať horšiu kvalitu rezu v porovnaní s tavným rezaním. V skutočnosti bude produkovať širší zárez, zjavnú drsnosť, zvýšenú zónu ovplyvnenú teplom a horšiu kvalitu okrajov. Laserové rezanie plameňom nie je dobré, keď processing presné modely a ostré rohy (existuje nebezpečenstvo vyhorenia ostrých rohov). Na obmedzenie tepelného vplyvu je možné použiť pulzný laser a výkon lasera určuje rýchlosť rezania. V prípade určitého výkonu lasera je limitujúcim faktorom prívod kyslíka a tepelná vodivosť materiálu.