Rezanje laserom može se izvesti sa ili bez pomoćnog plina za uklanjanje rastaljenog ili isparenog materijala. Prema različitim pomoćnim plinovima koji se koriste, lasersko rezanje može se podijeliti u četiri kategorije: rezanje isparavanjem, rezanje taljenjem, rezanje oksidacijskim fluksom i rezanje kontroliranim lomom.
(1) Rezanje isparavanjem
Laserska zraka visoke gustoće energije koristi se za zagrijavanje obratka, zbog čega površinska temperatura materijala brzo raste i dostiže točku vrelišta materijala u vrlo kratkom vremenu, što je dovoljno da se izbjegne taljenje uzrokovano provođenjem topline. Materijal počinje isparavati, a dio materijala isparava u paru i nestaje. Brzina izbacivanja ovih para je vrlo velika. Dok se pare izbacuju, dio materijala se otpuhuje s dna proreza pomoću pomoćnog protoka plina kao izbacivanje, stvarajući prorez na materijalu. Tijekom procesa rezanja isparavanjem, para odnosi rastopljene čestice i isprane ostatke, stvarajući rupe. Tijekom procesa isparavanja, oko 40% materijala nestaje kao para, dok se 60% materijala uklanja strujanjem zraka u obliku rastaljenih kapljica. Toplina isparavanja materijala općenito je vrlo velika, tako da lasersko rezanje isparavanjem zahtijeva veliku snagu i gustoću snage. Neki materijali koji se ne mogu rastaliti, kao što su drvo, ugljični materijali i određena plastika, režu se u oblike ovom metodom. Lasersko parno rezanje uglavnom se koristi za rezanje izuzetno tankih metalnih materijala i nemetalnih materijala (kao što su papir, tkanina, drvo , plastika i guma, itd.).
(2) Rezanje taljenjem
Metalni materijal se topi zagrijavanjem laserskom zrakom. Kada gustoća snage upadne laserske zrake prijeđe određenu vrijednost, unutrašnjost materijala gdje je zraka ozračena počinje isparavati, stvarajući rupe. Kada se takva rupa formira, ona se ponaša kao crno tijelo i apsorbira svu energiju upadnog snopa. Mala rupa je okružena stijenkom rastaljenog metala, a zatim se neoksidirajući plin (Ar, He, N, itd.) raspršuje kroz mlaznicu koaksijalnu sa zrakom. Snažan pritisak plina uzrokuje ispuštanje tekućeg metala oko rupe. Kako se izradak pomiče, mala rupa se pomiče sinkrono u smjeru rezanja kako bi formirala rez. Laserska zraka nastavlja se duž vodećeg ruba reza, a rastaljeni materijal otpuhuje se od reza na kontinuiran ili pulsirajući način. Rezanje laserskim taljenjem ne zahtijeva potpuno isparavanje metala, a potrebna energija je samo 1/10 rezanja isparavanjem. Lasersko rezanje topljenjem se uglavnom koristi za rezanje nekih materijala koji se ne oksidiraju lako ili aktivnih metala, kao što su nehrđajući čelik, titan, aluminij i njihove legure.
(3) Rezanje oksidacijskim fluksom
Princip je sličan rezanju kisikom i acetilenom. Koristi laser kao izvor topline za predgrijavanje i kisik ili drugi aktivni plin kao plin za rezanje. S jedne strane, upuhani plin prolazi reakciju oksidacije s metalom za rezanje i oslobađa veliku količinu oksidacijske topline; s druge strane, rastaljeni oksid i talina otpuhuju se iz reakcijske zone i formiraju rez u metalu. Budući da reakcija oksidacije tijekom procesa rezanja stvara veliku količinu topline, energija potrebna za lasersko rezanje kisikom je samo 1/2 energije za rezanje taljenjem, a brzina rezanja je puno veća odlasersko rezanje parom i rezanje taljenjem.
(4) Kontrolirano rezanje loma
Za lomljive materijale koji se lako oštećuju toplinom, laserska zraka visoke gustoće energije koristi se za skeniranje površine lomljivog materijala kako bi se ispario mali utor kada se materijal zagrije, a zatim se primjenjuje određeni pritisak za izvođenje visoko- brzina, kontrolirano rezanje grijanjem laserske zrake. Materijal će se razdvojiti duž malih utora. Princip ovog procesa rezanja je da laserska zraka zagrijava lokalno područjekrti materijal, uzrokujući veliki toplinski gradijent i ozbiljne mehaničke deformacije u tom području, što dovodi do stvaranja pukotina u materijalu. Sve dok se održava ravnomjeran gradijent zagrijavanja, laserska zraka može usmjeravati stvaranje i širenje pukotine u bilo kojem željenom smjeru. Kontrolirani lom koristi strmu temperaturnu raspodjelu koja se stvara tijekom laserskog urezivanja za stvaranje lokalnog toplinskog naprezanja u krhkom materijalu koji uzrokuje lomljenje materijala duž malih utora. Treba napomenuti da ovo kontrolirano rezanje prekidom nije prikladno za rezanje oštrih kutova i kutnih spojeva. Rezanje iznimno velikih zatvorenih oblika također nije lako uspješno postići. Brzina rezanja kontroliranog loma je velika i ne zahtijeva preveliku snagu, inače će uzrokovati topljenje površine obratka i oštećenje ruba reznog šava. Glavni kontrolni parametri su snaga lasera i veličina točke.
Vrijeme objave: 23. listopada 2024