Kako deluje lasersko rezanje?

Lasersko rezanje uporablja laser z visoko močjo, ki je usmerjen skozi optiko in računalniško numerično krmiljenje (CNC) za usmerjanje žarka ali materiala. Običajno postopek uporablja sistem za nadzor gibanja, ki sledi CNC ali G-kodi vzorca, ki bo izrezan na material. Osredotočeni laserski žarek zažge, stopi, upari ali ga odpihne curek plina, da ostane visokokakovosten površinsko obdelan rob.

Laserski žarek nastane s stimulacijo laserskih materialov z električnimi razelektritvami ali žarnicami v zaprti posodi. Laserski material se ojača z notranjim odbojem preko delnega zrcala, dokler njegova energija ne doseže dovolj energije, da uide kot tok koherentne monokromatične svetlobe. Ta svetloba je usmerjena na delovno območje z ogledali ali optičnimi vlakni, ki usmerjajo žarek skozi lečo, ki ga okrepi.

Na najožji točki ima laserski žarek običajno premer manj kot 0,0125 palca (0,32 mm), vendar so možne širine zareza do 0,004 palca (0,10 mm), odvisno od debeline materiala.

Kadar se mora postopek laserskega rezanja začeti kjer koli drugje kot na robu materiala, se uporabi postopek prebadanja, pri katerem impulzni laser z visoko močjo naredi luknjo v materialu, pri čemer na primer potrebuje 5–15 sekund, da prežge 0,5-palčni – debela (13 mm) pločevina iz nerjavečega jekla.

Vrste laserskega rezanja

Ta postopek je mogoče razdeliti na tri glavne tehnike – CO2 laser (za rezanje, vrtanje in graviranje) ter neodim (Nd) in neodim itrij-aluminijev granat (Nd:YAG), ki sta po slogu enaka, pri čemer je Nd uporablja se za visokoenergijsko vrtanje z majhnim številom ponavljanj, Nd:YAG pa za zelo močno vrtanje in graviranje.

Za varjenje se lahko uporabljajo vse vrste laserjev.

Laserji CO2 vključujejo prehajanje toka skozi mešanico plinov (vzbujanje z enosmernim tokom) ali, kar je danes bolj priljubljeno, z uporabo novejše tehnike radiofrekvenčne energije (vzbujanje z RF). Metoda RF ima zunanje elektrode in se tako izogne ​​težavam, povezanim z erozijo elektrode in prevleko materiala elektrode na stekleni posodi in optiki, ki se lahko pojavi pri enosmernem toku, ki uporablja elektrodo v votlini.

Drug dejavnik, ki lahko vpliva na delovanje laserja, je vrsta pretoka plina. Običajne različice laserja CO2 vključujejo hiter aksialni tok, počasen aksialni tok, prečni tok in ploščo. Hiter aksialni tok uporablja mešanico ogljikovega dioksida, helija in dušika, ki kroži z visoko hitrostjo s pomočjo turbine ali puhala. Laserji s prečnim tokom uporabljajo preprosto puhalo za kroženje plinske mešanice pri nižji hitrosti, medtem ko ploščasti ali difuzijski resonatorji uporabljajo statično plinsko polje, ki ne zahteva tlaka ali steklovine.

Za hlajenje laserskega generatorja in zunanje optike se uporabljajo tudi različne tehnike, odvisno od velikosti in konfiguracije sistema. Odpadna toplota se lahko prenese neposredno v zrak, vendar se običajno uporablja hladilno sredstvo. Voda je pogosto uporabljeno hladilno sredstvo, ki pogosto kroži skozi sistem za prenos toplote ali hladilni sistem.

Eden od primerov vodno hlajene laserske obdelave je laserski mikrojet sistem, ki združi impulzni laserski žarek z nizkotlačnim vodnim curkom, da vodi žarek na enak način kot optično vlakno. Voda ponuja tudi prednost pri odstranjevanju smeti in hlajenju materiala, medtem ko druge prednosti pred “suhim” laserskim rezanjem vključujejo visoke hitrosti rezanja, vzporedni rez in vsesmerno rezanje.

Fiber laserji postajajo vse bolj priljubljeni tudi v industriji rezanja kovin. Ta tehnologija uporablja trdni ojačitveni medij namesto tekočine ali plina. Laser je ojačan v steklenih vlaknih, da proizvede veliko manjšo velikost točke od tiste, ki jo dosežemo s tehnikami CO2, zaradi česar je idealen za rezanje odsevnih kovin.