Mõned põhiteadmised laserlõikamisest

Juba 1970. aastatel hakati lõikamiseks kasutama lasereid. Kaasaegses tööstuslikus tootmises kasutatakse laserlõikust laiemalt lehtmetalli, plasti, klaasi, keraamika, pooljuhtide, tekstiili, puidu ja pabermaterjalide töötlemisel.

Laserlõikus

Kui fokuseeritud laserkiir paistab töödeldavale detailile, kuumeneb valgustatud ala järsult, et materjal sulaks või aurustub. Kui laserkiir läbistab töödeldava detaili, algab lõikamisprotsess: laserkiir liigub materjali sulamise ajal mööda kontuure. Tavaliselt kasutatakse sulatise lõikamiselt eemale puhumiseks joavoolu, mis jätab lõikeosa ja raami vahele peaaegu sama laiuse kitsa vahe kui fokuseeritud laserkiir.

Leegiga lõikamine

Leeklõikamine on standardne madala süsinikusisaldusega terase lõikamise protsess, kasutades lõikegaasina hapnikku. Hapnik surutakse kuni 6 baarini ja puhutakse sisselõigesse. Seal reageerib kuumutatud metall hapnikuga: see hakkab põlema ja oksüdeeruma. Keemiline reaktsioon vabastab suure hulga energiat (kuni viis korda rohkem kui laseri energia), et aidata laserkiirt lõikamisel.

Fusioonlõikamine

Sulamislõikamine on teine ​​​​standardne protsess, mida kasutatakse metalli lõikamisel. Seda saab kasutada ka muude sulavate materjalide, näiteks keraamika lõikamiseks.

Lõikegaasina kasutatakse lämmastikku või argooni ja gaasirõhk 2–20 baari puhutakse läbi sisselõike. Argoon ja lämmastik on inertgaasid, mis tähendab, et nad ei reageeri lõikes oleva sulametalliga, vaid puhuvad selle lihtsalt põhja poole. Samal ajal võib inertgaas kaitsta lõiketera õhu oksüdeerumise eest.

Suruõhu lõikamine

Suruõhku saab kasutada ka lehtmetalli lõikamiseks. Õhu survestamine 5–6 baarini on piisav, et sisselõikes sulametalli ära puhuda. Kuna ligi 80% õhust on lämmastik, on suruõhulõikus põhiliselt sulatuslõikus.

Plasma abiga lõikamine

Kui parameetrid on õigesti valitud, ilmuvad plasma abil sulava lõikamise sisselõikesse plasmapilved. Plasmapilv koosneb ioniseeritud metalliaurust ja ioniseeritud lõikegaasist. Plasmapilv neelab CO2 laseri energia ja muudab selle töödeldavaks detailiks, võimaldades töödeldava detailiga siduda rohkem energiat ja materjalil kiiremini sulada, mille tulemuseks on kiirem lõikamine. Seetõttu nimetatakse seda lõikamisprotsessi ka kiireks plasmalõikamiseks.

Plasmapilved on tahkete laserite suhtes tegelikult läbipaistvad, nii et plasma abil sulatuslõikamist saab teha ainult CO2 laseritega.

Gaasistamine lõikamine

Gaasistamine aurustab materjali ja minimeerib termilise mõju ümbritsevale materjalile. Seda on võimalik saavutada pidevate CO2 laserite abil madala kuumuseaurumise ja suure neeldumisvõimega materjalide (nt õhukesed plastkiled ja mittesulavad materjalid, nagu puit, paber ja vaht) töötlemiseks.

Ultralühikesed impulsslaserid võimaldavad tehnikat rakendada ka muude materjalide puhul. Metalli vabad elektronid neelavad laseri ja kuumenevad ägedalt. Laseriimpulsid ei reageeri sulaosakeste ja plasmaga ning materjal sublimeerub otse, jätmata aega soojuse kujul energia ülekandmiseks ümbritsevale materjalile. Kui pikosekundiline impulss eemaldab materjali, ei teki ilmset termilist efekti, sulamist ja jämedust ei teki.

Parameetrid: reguleerige protsessi

Laserlõikamise protsessi mõjutavad paljud parameetrid, millest osad sõltuvad laseri ja tööpingi tehnilisest jõudlusest, teised aga on muutlikud.

Polarisatsiooni aste

Polarisatsiooniaste näitab, mitu protsenti laservalgusest on teisendatud. Tüüpiline polarisatsiooniaste on umbes 90%. Sellest piisab kvaliteetse lõike jaoks.

Fookuse läbimõõt

Fookusdiameeter mõjutab sisselõike laiust ja seda saab muuta teravustamispeegli fookuskaugust muutes. Väiksem fookusdiameeter tähendab kitsamat sisselõiget.

Fookuse asend

Fookusasend määrab kiire läbimõõdu ja võimsustiheduse töödeldava detaili pinnal ning sisselõike kuju.

Laseri võimsus

Laseri võimsus tuleks sobitada töötlemise tüübi, materjali tüübi ja paksusega. Võimsus peab olema piisavalt suur, et tooriku võimsustihedus ületaks töötlemisläve.

Töörežiim

Pidevat režiimi kasutatakse peamiselt töödeldud materjalide standardprofiilide lõikamiseks millimeetrist sentimeetrini. Perforatsiooni sulatamiseks või täpse profiili saamiseks kasutatakse madala sagedusega impulsslaserit.

Lõikekiirus

Laseri võimsus ja lõikekiirus peavad vastama. Liiga kiire või liiga aeglane lõikamine põhjustab suuremat karedust ja jämedust.

Düüsi läbimõõt

Düüsi läbimõõt määrab düüsist välja voolava gaasi voolukiiruse ja kuju. Mida paksem on materjal, seda suurem on gaasijoa läbimõõt ja vastavalt tuleks suurendada ka düüsiava läbimõõtu.

Gaasi puhtus ja rõhk

Lõikegaasidena kasutatakse sageli hapnikku ja lämmastikku. Gaasi puhtus ja rõhk mõjutavad lõikeefekti.

Hapnikuleeklõikuse kasutamisel peab gaasi puhtus jõudma 99,95% -ni. Mida paksem on terasplaat, seda madalamat gaasirõhku kasutatakse.

Lämmastikusulatuslõikamisel peab gaasi puhtus jõudma 99,995% (ideaaljuhul 99,999%) ning paksude terasplaatide sulatamisel ja lõikamisel on vaja kõrgemat õhurõhku.

Tehniliste parameetrite loend

Laserlõikamise varajases staadiumis peavad kasutajad katsekäikudega ise töötlemisparameetrid määrama. Küpsed töötlemisparameetrid on nüüd salvestatud lõikesüsteemi juhtseadmesse. Iga materjali tüübi ja paksuse kohta on vastavad andmed. Tehniline andmeleht võimaldab laserlõikusseadmeid sujuvalt kasutada ka inimestel, kes seda tehnoloogiat ei tunne.

Laserlõikamise kvaliteedi hindamise tegurid

Laseriga lõigatud servade kvaliteedi määramiseks on palju kriteeriume. Kriteeriume, nagu jäme kuju, depressioon, tera, saab hinnata palja silmaga; Perpendikulaarsust, karedust ja sisselõike laiust mõõdetakse spetsiaalsete instrumentidega. Laserlõikamise kvaliteedi mõõtmisel on olulised tegurid ka materjali sadestumine, korrosioon, kuumusest mõjutatud alad ja deformatsioon.

Lai väljavaade

Laserlõikamise pidevat edu on enamiku teiste töötlemismeetoditega raske saavutada. See suundumus jätkub ka täna. Tulevikus on laserlõikuse rakendusväljavaade üha laiem.