Morate savladati ova osnovna znanja o laserskom rezanju!

Kada fokusirana laserska zraka osvijetli radni komad, područje zračenja će se brzo zagrijati i otopiti ili ispariti materijal. Nakon što laserska zraka prodre kroz izradak, počinje proces rezanja: laserska zraka se kreće duž obrisa dok topi materijal. Obično se koristi mlaz zraka za otpuhivanje rastaljenog materijala od reza, ostavljajući uzak razmak između dijela za rezanje i okvira ploče, koji je širok gotovo koliko i fokusirana laserska zraka.
plameno rezanje
Rezanje plamenom standardni je postupak koji se koristi za rezanje čelika s niskim udjelom ugljika, uz korištenje kisika kao plina za rezanje. Kisik se stlači do 6 bara i upuhuje u rez. Tamo zagrijani metal reagira s kisikom: počinje gorjeti i oksidirati. Kemijske reakcije oslobađaju veliku količinu energije (do pet puta više od energije lasera) kako bi pomogle laserskoj zraci pri rezanju.

Slika 1: Laserska zraka za topljenje obratka, plin za rezanje otpuhuje rastaljeni materijal i trosku u rezu
Rezanje taljenjem
Rezanje taljenjem još je jedan standardni postupak koji se koristi za rezanje metala. Također se može koristiti za rezanje drugih topljivih materijala, poput keramike.
Koristite plin dušik ili argon kao plin za rezanje i upuhnite plin pod tlakom od 2-20bara kroz rez. Argon i dušik su inertni plinovi, što znači da ne reagiraju s rastaljenim metalom u usjeku i samo ih otpuhuju prema dnu. U međuvremenu, inertni plin može zaštititi oštricu od oksidacije zraka.
Rezanje komprimiranim zrakom
Komprimirani zrak također se može koristiti za rezanje tankih ploča. Tlak zraka od 5-6 bara dovoljan je za otpuhivanje rastaljenog metala u rezu. Budući da je gotovo 80% zraka dušik, rezanje komprimiranim zrakom je u osnovi rezanje taljenjem.
Rezanje uz pomoć plazme
Ako su parametri odabrani na odgovarajući način, oblaci plazme će se pojaviti u plazma potpomognutom rezu za topljenje. Oblaci plazme sastoje se od ioniziranih metalnih para i ioniziranog reznog plina. Oblak plazme apsorbira energiju CO2 lasera i pretvara je u radni komad, povezujući više energije s radnim komadom, što rezultira bržim taljenjem materijala i većom brzinom rezanja. Stoga se ovaj proces rezanja naziva i brzim plazma rezanjem.
Oblaci plazme zapravo su prozirni u usporedbi s čvrstim laserima, tako da plazma potpomognuto taljenje i rezanje može koristiti samo CO2 lasere.

Rezanje plinofikacijom
Rezanje rasplinjavanjem isparava materijale i smanjuje toplinski učinak na okolne materijale što je više moguće. Gore navedeni učinak može se postići korištenjem kontinuirane CO2 laserske obrade za isparavanje materijala s niskom toplinom i visokom apsorpcijom, kao što su tanki plastični film, drvo, papir, pjena i drugi materijali koji se ne tale.
Laser s ultra kratkim pulsom omogućuje primjenu ove tehnologije na druge materijale. Slobodni elektroni u metalima apsorbiraju laser i jako se zagrijavaju. Laserski puls ne reagira s rastaljenim česticama i plazmom, a materijal sublimira izravno bez vremena za prijenos energije na okolni materijal u obliku topline. Tijekom pikosekundne pulsne ablacije materijala nema značajnog toplinskog učinka, topljenja ili stvaranja srha.

Slika 3 Rezanje rasplinjavanjem: Laser uzrokuje isparavanje materijala i izgaranje, a pritisak pare uzrokuje ispuštanje troske iz reza
Parametri: Podešavanje procesa obrade
Mnogi parametri utječu na proces laserskog rezanja, od kojih neki ovise o tehničkoj izvedbi lasera i alatnog stroja, dok su drugi varijabilni.
Stupanj polarizacije
Stupanj polarizacije pokazuje koji se postotak lasera pretvara. Tipični stupanj polarizacije općenito je oko 90%. To je dovoljno za visokokvalitetno rezanje.
Promjer fokusa
Žarišni promjer utječe na širinu reza, a može se mijenjati promjenom žarišne duljine leće za fokusiranje. Manji žarišni promjer znači uži rez.
Položaj fokusa
Položaj fokusa određuje promjer snopa i gustoću snage na površini obratka, kao i oblik reza.

Slika 4 Položaj fokusa: unutar izratka, na površini izratka i iznad izratka
snaga lasera
Snaga lasera mora odgovarati vrsti obrade, vrsti materijala i debljini. Snaga mora biti dovoljno visoka da gustoća snage na izratku premaši prag obrade.

Slika 5: Veća snaga lasera može rezati deblje materijale
Način rada
Kontinuirani način se uglavnom koristi za rezanje standardnih kontura metala i plastike u veličinama od milimetara do centimetra. Za topljenje perforacija ili izradu preciznih kontura koriste se niskofrekventni pulsirajući laseri.
Brzina rezanja
Snaga lasera i brzina rezanja moraju odgovarati jedna drugoj. Prebrza ili prespora brzina rezanja može dovesti do povećanja hrapavosti i stvaranja neravnina.

Slika 6: Brzina rezanja opada s povećanjem debljine ploče
Promjer mlaznice
Promjer mlaznice određuje brzinu protoka plina i oblik strujanja zraka izbačenog iz mlaznice. Što je materijal deblji, to je veći promjer mlaza plina, au skladu s tim treba povećati i promjer otvora mlaznice.
Čistoća i tlak plina
Kisik i dušik često se koriste kao plinovi za rezanje. Čistoća i tlak plina utječu na učinak rezanja.
Pri korištenju rezanja plamenom kisikom, čistoća plina mora doseći 99,95%. Što je deblja čelična ploča, niži je korišteni tlak plina.
Kod korištenja dušika za taljenje i rezanje, čistoća plina treba doseći 99,995% (idealno 99,999%), a viši tlak zraka je potreban za taljenje i rezanje debelih čeličnih ploča.
Tablica tehničkih parametara
U ranim fazama laserskog rezanja, korisnici su morali odrediti postavke obradnih parametara kroz probni rad. Sada su zreli parametri obrade pohranjeni u upravljačkom uređaju sustava za rezanje. Za svaku vrstu materijala i debljinu postoje odgovarajući podaci. Tablica tehničkih parametara čak i onima koji nisu upoznati s ovom tehnologijom omogućuje glatko upravljanje opremom za lasersko rezanje.
Čimbenici za ocjenu kvalitete laserskog rezanja
Postoje mnogi standardi za procjenu kvalitete laserskih reznih rubova. Standardi kao što su neravnine, udubljenja i uzorci mogu se odrediti golim okom; Okomitost, hrapavost i širinu reza potrebno je izmjeriti pomoću specijaliziranih instrumenata. Taloženje materijala, korozija, područja zahvaćena toplinom i deformacija također su važni čimbenici u mjerenju kvalitete laserskog rezanja.

Slika 7: Dobro rezanje, loše rezanje. Standardi za ocjenu kvalitete rezanih rubova
Široki izgledi
Trajni uspjeh laserskog rezanja je izvan dosega većine drugih metoda obrade. U budućnosti će izgledi za primjenu laserskog rezanja također postati sve širi.