Aceste elemente de bază ale tăierii cu laser

Laserele au fost folosite pentru prima dată pentru tăiere în anii 1970. În producția industrială modernă, tăierea cu laser este utilizată mai pe scară largă pentru prelucrarea materialelor precum tabla, materialele plastice, sticlă, ceramică, semiconductori, textile, lemn și hârtie.
Când un fascicul laser focalizat strălucește asupra unei piese de prelucrat, zona iradiată se încălzește dramatic pentru a topi sau vaporiza materialul. Odată ce fasciculul laser pătrunde în piesa de prelucrat, începe procesul de tăiere: fasciculul laser se mișcă de-a lungul unei linii de contur în timp ce topește materialul. Materialul topit este, de obicei, suflat departe de tăietură de un jet de aer, lăsând o fantă îngustă între partea tăiată și suportul plăcii care este aproape la fel de largă ca fasciculul laser focalizat.

Tăiere cu flacără
Tăierea cu flacără este un proces standard utilizat la tăierea oțelului moale, folosind oxigen ca gaz de tăiere. Oxigenul este presurizat până la 6 bari și suflat în tăietură. Acolo, metalul încălzit reacționează cu oxigenul: încep arderea și oxidarea. Reacția chimică eliberează o cantitate mare de energie (de până la cinci ori energia laserului) care ajută fasciculul laser la tăiere.
Tăierea topită
Tăierea prin topire este un alt proces standard utilizat la tăierea metalelor. Poate fi folosit și pentru tăierea altor materiale fuzibile, cum ar fi ceramica.
Ca gaz de tăiere se folosește azot sau argon și o presiune a gazului de 2 până la 20 bar este suflată prin tăietură. Argonul și azotul sunt gaze inerte, ceea ce înseamnă că nu reacționează cu metalul topit din tăietură, ci pur și simplu îl elimină spre fund. În același timp, gazele inerte protejează muchia tăiată de oxidarea aerului.
Tăiere cu aer comprimat
Aerul comprimat poate fi folosit și pentru tăierea plăcilor subțiri. Aerul presurizat la 5-6 bar este suficient pentru a elimina metalul topit din tăietură. Deoarece aproape 80% din aer este azot, tăierea cu aer comprimat este practic o tăiere prin topire.
Tăiere asistată cu plasmă
Dacă parametrii sunt selectați corespunzător, un nor de plasmă va apărea în tăietura de topire asistată de plasmă. Norul de plasmă este format din vapori de metal ionizat și gaz de tăiere ionizat. Norul de plasmă absoarbe energia laserului CO2 și o transformă în piesa de prelucrat, astfel încât mai multă energie este cuplată la piesa de prelucrat și materialul se va topi mai repede, rezultând o viteză de tăiere mai mare. Prin urmare, acest proces de tăiere este numit și tăiere cu plasmă de mare viteză.
Norul de plasmă este de fapt transparent în ceea ce privește laserele cu stare solidă, astfel încât tăierea prin topire asistată de plasmă este posibilă numai cu laserele cu CO2.
Tăiere prin gazeificare
Tăierea prin vaporizare vaporizează materialul, minimizând impactul efectelor termice asupra materialului din jur. Acest lucru poate fi realizat prin utilizarea unui laser cu CO2 continuu pentru a vaporiza materiale cu căldură scăzută, cu absorbție ridicată, cum ar fi foliile subțiri de plastic și materiale care nu se topesc, cum ar fi lemnul, hârtia și spuma.
Laserele cu impulsuri ultrascurte permit ca această tehnologie să fie aplicată altor materiale. Electronii liberi din metal absorb laserul și se încălzesc dramatic. Pulsul laser nu reacționează cu particulele topite și cu plasma, materialul se sublimează direct și nu există timp pentru ca energia să fie transferată materialului înconjurător sub formă de căldură. Impulsurile de picosecundă ablați materialul fără efect termic vizibil, fără topire și fără formarea de bavuri.
Parametri: Ajustarea procesului
Mulți parametri afectează procesul de tăiere cu laser, dintre care unii depind de proprietățile tehnice ale laserului și ale mașinii-unelte, în timp ce alții sunt variabili.
Polarizare
Polarizarea indică ce procent din lumina laser este convertit. Polarizarea tipică este de obicei în jur de 90%. Acest lucru este suficient pentru tăierea de înaltă calitate.
Diametrul de focalizare
Diametrul focal afectează lățimea tăieturii și poate fi modificat prin modificarea distanței focale a lentilei de focalizare. Un diametru focal mai mic înseamnă o tăietură mai îngustă.
Poziția de focalizare
Poziția punctului focal determină diametrul fasciculului și densitatea de putere pe suprafața piesei de prelucrat, precum și forma tăieturii.
Putere laser
Puterea laserului ar trebui să fie potrivită cu tipul de prelucrare, tipul de material și grosimea. Puterea trebuie să fie suficient de mare încât densitatea de putere pe piesa de prelucrat să depășească pragul de procesare.