Lasersko rezanje se lahko izvaja z ali brez pomožnega plina za pomoč pri odstranjevanju staljenega ali uparjenega materiala. Glede na različne uporabljene pomožne pline lahko lasersko rezanje razdelimo v štiri kategorije: rezanje z uparjanjem, rezanje s taljenjem, rezanje z oksidacijskim tokom in rezanje z nadzorovanim lomom.
(1) Rezanje z uparjanjem
Laserski žarek z visoko energijsko gostoto se uporablja za segrevanje obdelovanca, zaradi česar površinska temperatura materiala hitro naraste in doseže vrelišče materiala v zelo kratkem času, kar je dovolj, da se izognemo taljenju, ki ga povzroči prevajanje toplote. Material začne izhlapevati, del materiala pa izpari v paro in izgine. Hitrost izmeta teh hlapov je zelo velika. Medtem ko se hlapi izvržejo, del materiala odpihne stran od dna reže s pomožnim plinskim tokom kot izmeti, tako da na materialu nastane reža. Med postopkom uparjevalnega rezanja para odvzame staljene delce in oprane ostanke ter tvori luknje. Med procesom uparjanja približno 40 % materiala izgine kot para, medtem ko se 60 % materiala odstrani z zračnim tokom v obliki staljenih kapljic. Uparjalna toplota materiala je na splošno zelo velika, zato lasersko uparjalno rezanje zahteva veliko moč in gostoto moči. Nekateri materiali, ki jih ni mogoče stopiti, kot so les, ogljikovi materiali in nekatere plastike, so razrezani v oblike s to metodo. Lasersko parno rezanje se večinoma uporablja za rezanje izjemno tankih kovinskih materialov in nekovinskih materialov (kot so papir, blago, les , plastika in guma itd.).
(2) Rezanje s taljenjem
Kovinski material se stopi s segrevanjem z laserskim žarkom. Ko gostota moči vpadnega laserskega žarka preseže določeno vrednost, začne notranjost materiala, kjer žarek obseva, izhlapevati in tvoriti luknje. Ko se takšna luknja oblikuje, deluje kot črno telo in absorbira vso energijo vpadnega žarka. Majhna luknja je obdana s steno staljene kovine, nato pa se skozi šobo, ki je soosna z žarkom, razprši neoksidirajoči plin (Ar, He, N itd.). Močan pritisk plina povzroči, da se tekoča kovina okoli luknje izprazni. Ko se obdelovanec premika, se majhna luknja sinhrono premika v smeri rezanja, da oblikuje rez. Laserski žarek se nadaljuje vzdolž vodilnega roba reza, staljeni material pa se neprekinjeno ali pulzirajoče odpihuje stran od reza. Rezanje z laserskim taljenjem ne zahteva popolne uparitve kovine, potrebna energija pa je le 1/10 rezanja z uparjanjem. Lasersko talilno rezanje se uporablja predvsem za rezanje nekaterih materialov, ki se težko oksidirajo, ali aktivnih kovin, kot so nerjavno jeklo, titan, aluminij in njihove zlitine.
(3) Rezanje z oksidacijskim tokom
Princip je podoben rezanju s kisikom in acetilenom. Uporablja laser kot vir toplote za predgretje in kisik ali drug aktivni plin kot plin za rezanje. Po eni strani je vpihan plin podvržen oksidacijski reakciji z rezalno kovino in sprošča veliko količino oksidacijske toplote; po drugi strani sta staljeni oksid in talina odpihnjena iz reakcijske cone, da tvorita rez v kovini. Ker oksidacijska reakcija med postopkom rezanja ustvarja veliko količino toplote, je energija, potrebna za lasersko rezanje s kisikom, le 1/2 energije pri rezanju s taljenjem, hitrost rezanja pa je veliko večja odlasersko parno rezanje in rezanje s taljenjem.
(4) Rezanje nadzorovanega loma
Za krhke materiale, ki jih toplota zlahka poškoduje, se za skeniranje površine krhkega materiala uporabi laserski žarek z visoko energijsko gostoto, da izhlapi majhen utor, ko se material segreje, nato pa se uporabi določen pritisk, da se izvede visoka hitrost, nadzorovano rezanje z ogrevanjem z laserskim žarkom. Material se bo razcepil vzdolž majhnih utorov. Načelo tega postopka rezanja je, da laserski žarek segreje lokalno območjekrhek material, kar povzroči velik toplotni gradient in hude mehanske deformacije na tem območju, kar povzroči nastanek razpok v materialu. Dokler se ohranja enoten gradient segrevanja, lahko laserski žarek usmerja nastanek in širjenje razpok v katero koli želeno smer. Nadzorovani lom izkorišča strmo porazdelitev temperature, ki nastane med laserskim zarezovanjem, za ustvarjanje lokalne toplotne napetosti v krhkem materialu, ki povzroči zlom materiala vzdolž majhnih utorov. Upoštevati je treba, da to nadzorovano lomljenje ni primerno za rezanje ostrih vogalov in kotnih šivov. Rezanje zelo velikih zaprtih oblik prav tako ni lahko uspešno doseči. Hitrost rezanja nadzorovanega loma je visoka in ne zahteva prevelike moči, sicer bo povzročilo taljenje površine obdelovanca in poškodbo roba rezalnega šiva. Glavni kontrolni parametri so moč laserja in velikost točke.
Čas objave: 23. oktober 2024