Různé metody řezání laserového řezacího stroje

Laserové řezání je bezkontaktní metoda zpracování s vysokou energií a dobrou ovladatelností hustoty. Laserový bod s vysokou hustotou energie se vytvoří po zaostření laserového paprsku, který má při řezání mnoho vlastností. Existují čtyři různé způsoby řezání laserem, aby bylo možné řešit různé situace.

1. Řezání taveniny 

Při laserovém řezání tavením je roztavený materiál vyhozen pomocí proudu vzduchu poté, co se lokálně taví obrobek. Protože k přenosu materiálu dochází pouze v kapalném stavu, tento proces se nazývá řezání laserovým tavením.
Laserový paprsek s inertním řezným plynem vysoké čistoty způsobí, že roztavený materiál opustí štěrbinu, zatímco samotný plyn se na řezání nepodílí. Řezání laserovým tavením může dosáhnout vyšší řezné rychlosti než řezání plynem. Energie potřebná pro zplyňování je obvykle vyšší než energie potřebná k roztavení materiálu. Při řezání tavením laserem je laserový paprsek absorbován pouze částečně. Maximální řezná rychlost se zvyšuje s nárůstem výkonu laseru a klesá téměř inverzně se zvyšováním tloušťky desky a teploty tavení materiálu. V případě určitého výkonu laseru je limitujícím faktorem tlak vzduchu ve štěrbině a tepelná vodivost materiálu. U železných a titanových materiálů může laserové řezání taveniny získat neoxidační zářezy. U ocelových materiálů je hustota výkonu laseru mezi 104 w / cm2 a 105 W / cm2.

2. Odpařovací řezání

V procesu řezání laserovým zplyňováním je rychlost povrchové teploty materiálu stoupající na teplotu bodu varu tak rychlá, že nemůže zabránit roztavení způsobenému vedením tepla, takže některé materiály se odpařují na páru a zmizí a některé materiály jsou odfouknuty spodní část řezného švu pomocným tokem plynu jako ejecta. V tomto případě je vyžadován velmi vysoký výkon laseru.

Aby se zabránilo kondenzaci par materiálu na stěně štěrbiny, nesmí být tloušťka materiálu mnohem větší než průměr laserového paprsku. Tento postup je proto vhodný pouze pro aplikace, kde je třeba zabránit eliminaci roztavených materiálů. Tento postup se ve skutečnosti používá pouze ve velmi malé oblasti použití slitin na bázi železa.

Tento postup nelze použít pro materiály, jako je dřevo a některá keramika, které nejsou v roztaveném stavu a je nepravděpodobné, že by umožnily rekombinaci par materiálu. Kromě toho musí tyto materiály obvykle dosáhnout silnějšího řezu. Při řezání laserovým zplyňováním závisí optimální zaostření paprsku na tloušťce materiálu a kvalitě paprsku. Výkon laseru a výparné teplo mají na optimální ohniskovou polohu pouze určitý účinek. Maximální rychlost řezání je nepřímo úměrná teplotě zplyňování materiálu, když je tloušťka desky pevná. Požadovaná hustota výkonu laseru je vyšší než 108 W / cm2 a závisí na materiálu, hloubce řezu a poloze zaostření paprsku. V případě určité tloušťky desky, za předpokladu, že je dostatečný výkon laseru, je maximální rychlost řezání omezena rychlostí proudu plynu.

3. Řízené řezání zlomenin

U křehkých materiálů, které se snadno poškodí teplem, se vysokorychlostní a kontrolovatelné řezání zahříváním laserovým paprskem nazývá řízené řezání zlomenin. Hlavní obsah tohoto procesu řezání je: laserový paprsek ohřívá malou plochu křehkého materiálu, což způsobuje velký tepelný gradient a vážnou mechanickou deformaci v této oblasti, což vede ke vzniku trhlin v materiálu. Pokud je zachován rovnoměrný gradient ohřevu, může laserový paprsek vést vytváření trhlin v libovolném požadovaném směru.

4. Řezání oxidačním tavením (laserové řezání plamenem)

Obecně se pro tavení a řezání používá inertní plyn. Pokud se místo toho použije kyslík nebo jiný aktivní plyn, materiál se zapálí pod ozářením laserovým paprskem a v důsledku intenzivní chemické reakce s kyslíkem se vytvoří další zdroj tepla, který materiál dále zahřívá, což se nazývá oxidační tavení a řezání .

Z tohoto důvodu může být řezná rychlost konstrukční oceli se stejnou tloušťkou vyšší než řezná rychlost tavení. Na druhou stranu může být kvalita řezu horší než kvalita řezání taveniny. Ve skutečnosti bude produkovat širší štěrbiny, zjevnou drsnost, zvýšenou tepelně ovlivněnou zónu a horší kvalitu hran. Laserové řezání plamenem není dobré při obrábění přesných modelů a ostrých rohů (existuje riziko popálení ostrých rohů). K omezení tepelných účinků lze použít lasery v pulzním režimu a rychlost laseru určuje výkon laseru. V případě určitého výkonu laseru je limitujícím faktorem dodávka kyslíku a tepelná vodivost materiálu.


Čas zveřejnění: 21. prosince 2020