Různé metody řezání laserovým řezacím strojem

Laserové řezání je bezkontaktní metoda zpracování s vysokou energií a dobrou řiditelností hustoty. Laserový bod s vysokou hustotou energie se vytvoří po zaostření laserového paprsku, který má při řezání mnoho vlastností. Pro řešení různých situací existují čtyři různé způsoby řezání laserem.

1. Řezání taveninou 

Při řezání laserovým tavením je roztavený materiál vytlačován proudem vzduchu poté, co je obrobek lokálně roztaven. Protože k přenosu materiálu dochází pouze v kapalném stavu, nazývá se tento proces řezání laserovým tavením.
Laserový paprsek s vysoce čistým inertním řezným plynem způsobí, že roztavený materiál opustí štěrbinu, zatímco samotný plyn není zapojen do řezání. Řezání tavením laserem může dosáhnout vyšší řezné rychlosti než řezání zplyňováním. 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 nepřímo 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 materiálů ze železa a titanu může řezání taveninou laserem získat neoxidační zářezy. U ocelových materiálů je hustota výkonu laseru mezi 104w / cm2 a 105W / cm2.

2. Odpařovací řezání

V procesu řezání laserovým zplyňováním je rychlost povrchové teploty materiálu stoupající na teplotu varu tak rychlá, že se může vyhnout tání způsobenému vedením tepla, takže některé materiály se vypařují do páry a zmizí a některé materiály jsou odfukovány dno řezného švu pomocným proudem plynu jako ejecta. V tomto případě je vyžadován velmi vysoký výkon laseru.

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

Tento postup nelze použít pro materiály, jako je dřevo a některé keramiky, které nejsou v roztaveném stavu a je nepravděpodobné, že by umožnily rekombinaci výparů materiálu. Navíc tyto materiály obvykle musí dosáhnout silnějšího řezu. Při řezání laserovým zplyňováním závisí optimální zaostření paprsku na tloušťce materiálu a kvalitě paprsku. Výkon laseru a výparné teplo mají jen určitý vliv na optimální ohniskovou polohu. Maximální řezná rychlost je nepřímo úměrná teplotě zplyňování materiálu, když je tloušťka desky fixována. Požadovaná hustota výkonu laseru je větší než 108 W / cm2 a závisí na materiálu, hloubce řezu a poloze zaostření paprsku. V případě určité tloušťky desky za předpokladu dostatečného výkonu laseru je maximální řezná rychlost omezena rychlostí paprsku plynu.

3. Řízené řezání zlomenin

U křehkých materiálů, které lze snadno poškodit teplem, se vysokorychlostní a řiditelné řezání ohřevem laserovým paprskem nazývá řízené lomové řezání. Hlavní obsah tohoto procesu řezání je: laserový paprsek ohřívá malou oblast křehkého materiálu, což způsobuje velký tepelný gradient a vážnou mechanickou deformaci v této oblasti, což vede k tvorbě trhlin v materiálu. Dokud je udržován rovnoměrný gradient ohřevu, může laserový paprsek vést generování trhlin v libovolném požadovaném směru.

4. Řezání tavením oxidací (řezání plamenem laserem)

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

Z tohoto důvodu může být řezná rychlost konstrukční oceli se stejnou tloušťkou vyšší než u tavného řezání. Na druhé straně může být kvalita řezu horší než u řezání taveniny. Ve skutečnosti bude produkovat širší štěrbiny, zjevnou drsnost, zvýšenou zónu ovlivněnou teplem a horší kvalitu hran. Laserové řezání plamenem není dobré při obrábění přesných modelů a ostrých rohů (hrozí nebezpečí spálení ostrých rohů). K omezení tepelných efektů lze použít lasery v pulzním režimu a rychlost řezání určuje výkon laseru. V případě určitého výkonu laseru je limitujícím faktorem přísun kyslíku a tepelná vodivost materiálu.


Čas zveřejnění: 21. prosince 2020