Laser se prvi put koristio za rezanje 1970-ih. U suvremenoj industrijskoj proizvodnoj liniji lasersko rezanje se sve više koristi u preradi lima, plastike, stakla, keramike, poluvodiča, tekstila, drva i papira i ostalih materijala.
U sljedećih nekoliko godina, primjena laserskog rezanja na polju precizne obrade i mikroobrade također će postići značajan rast.
Lasersko rezanje
Kad fokusirana laserska zraka pogodi obradak, temperatura ozračenog područja naglo će porasti da bi se materijal rastopio ili isparavao. Nakon što laserska zraka prodre u obradak, započinje postupak rezanja: laserska zraka se kreće duž konturne crte tijekom topljenja materijala. Obično se mlaz zraka koristi za ispuhivanje taline od ureza, ostavljajući uski razmak između izrezanog dijela i okvira ploče, koji je širok gotovo kao fokusirana laserska zraka.
Rezanje plamenom
Vatreno rezanje standardni je postupak koji se koristi za rezanje blagog čelika, uz upotrebu kisika kao reznog plina. Kisik se tlači do 6 bara, a zatim puše u rez. Tamo zagrijani metal reagira s kisikom: počinje gorjeti i oksidirati. Kemijska reakcija oslobađa veliku količinu energije (do pet puta veću od laserske energije) kako bi pomogla laserskoj zraci u rezanju.
Rezanje fuzijom
Rezanje talinom je još jedan standardni postupak koji se koristi pri rezanju metala. Također se može koristiti za rezanje drugih topljivih materijala, poput keramike.
Kao rezni plin koristi se dušik ili argon, a plin s tlakom od 2-20 bara upuhuje se kroz rez. Argon i dušik su inertni plinovi, što znači da ne reagiraju s rastaljenim metalom u rezu, već ih samo ispušuju na dno. Istodobno, inertni plin može zaštititi rezni rub od oksidacije zraka.
Rezanje komprimiranim zrakom
Komprimirani zrak također se može koristiti za rezanje tankih ploča. Pritisak zraka na 5-6 bara dovoljan je da otječe rastopljeni metal u rezu. Budući da gotovo 80% zraka čini dušik, rezanje komprimiranim zrakom u osnovi je fuzijsko rezanje.
Rezanje potpomognuto plazmom
Ako su parametri pravilno odabrani, oblaci plazme pojavit će se u rezanju topljenja i rezanja uz pomoć plazme. Oblak plazme sastoji se od ionizirane metalne pare i ioniziranog reznog plina. Oblak plazme apsorbira energiju CO2 lasera i pretvara je u obradak, tako da se više energije spaja s obratkom, a materijal će se brže topiti, što rezultira bržim rezanjem. Stoga se ovaj postupak rezanja naziva i brzim rezanjem plazmom.
Oblak plazme zapravo je proziran za čvrsti laser, pa se topljenjem i rezanjem uz pomoć plazme može koristiti samo CO2 laser.
Rezanje isparavanjem
Rezanje isparavanjem isparava materijal, umanjujući što je više moguće toplinski učinak na okolne materijale. Gore navedeni učinak može se postići korištenjem kontinuirane obrade CO2 laserom za isparavanje materijala s malom toplinom i velikom apsorpcijom, poput tankih plastičnih folija i netapivih materijala kao što su drvo, papir i pjena.
Izuzetno kratki impulsni laseri omogućuju primjenu ove tehnologije na druge materijale. Slobodni elektroni u metalu apsorbiraju laser i snažno se zagrijavaju. Laserski impuls ne reagira s rastaljenim česticama i plazmom, materijal se izravno sublimira i nema vremena za prijenos energije na okolne materijale u obliku topline. Kad pikosekundni impuls ablira materijal, nema očitog toplinskog učinka, nema topljenja i stvaranja burra.
Parametri: prilagodite postupak obrade
Mnogi parametri utječu na postupak laserskog rezanja, neki ovise o tehničkim performansama lasera i alatnog stroja, dok su drugi promjenjivi.
Stupanj polarizacije
Stupanj polarizacije pokazuje koliki se postotak laserske svjetlosti pretvara. Tipični stupanj polarizacije obično je oko 90%. To je dovoljno za visokokvalitetno rezanje.
Promjer fokusa
Žarišni promjer utječe na širinu reza, a žarišni promjer može se mijenjati promjenom žarišne duljine fokusne leće. Manji žarišni promjer znači uži rez.
Položaj fokusa
Položaj žarišta određuje promjer snopa i gustoću snage na površini obratka i oblik reza.
Laserska snaga
Snaga lasera trebala bi odgovarati vrsti obrade, vrsti materijala i debljini. Snaga mora biti dovoljno velika da gustoća snage na izratku premaši prag obrade.
Način rada
Neprekidni način rada uglavnom se koristi za rezanje standardnih kontura metala i plastike s milimetara na centimetre. Da bi se perforacija otopila ili stvorila precizna kontura, koristi se impulsni laser niske frekvencije.
Brzina rezanja
Snaga lasera i brzina rezanja moraju se međusobno podudarati. Prebrze ili prespore brzine rezanja rezultirat će povećanom hrapavošću i stvaranjem provrta.
Promjer mlaznice
Promjer mlaznice određuje protok i oblik plina istisnutog iz mlaznice. Što je materijal deblji, veći je promjer mlaznice plina i, shodno tome, veći je promjer mlaznice.
Čistoća i pritisak plina
Kisik i dušik često se koriste kao plinovi za rezanje. Čistoća i tlak zraka utječu na učinak rezanja.
Kada se koristi rezanje plamenom kisika, čistoća plina mora doseći 99,95%. Što je čelična ploča deblji, to je niži tlak plina koji se koristi.
Kada se koristi dušik za taljenje i rezanje, čistoća plina mora doseći 99,995% (idealno 99,999%), a za taljenje i rezanje debelih čeličnih ploča potreban je veći tlak zraka.
Tehnički list
U ranoj fazi laserskog rezanja, korisnici moraju sami odlučiti o podešavanju parametara obrade kroz probni rad. Sada se zreli parametri obrade pohranjuju u upravljačkom uređaju sustava za rezanje. Za svaku vrstu i debljinu materijala postoje odgovarajući podaci. Tablica tehničkih parametara omogućuje čak i onima koji nisu upoznati s ovom tehnologijom nesmetano upravljanje opremom za lasersko rezanje.
Čimbenici ocjene kvalitete laserskog rezanja
Mnogo je kriterija za prosudbu kvalitete laserskog rezanja rubova. Standardi poput oblika izbočenja, depresije i zrna mogu se procijeniti golim okom; vertikalnost, hrapavost i širinu reza treba mjeriti posebnim instrumentima. Taloženje materijala, korozija, područje zahvaćeno toplinom i deformacija također su važni čimbenici za mjerenje kvalitete laserskog rezanja.
Široki izgledi
Nastavak uspjeha laserskog rezanja nadmašuje većinu ostalih tvrtki. Taj se trend nastavlja i danas. U budućnosti će izgledi za primjenu laserskog rezanja postajati sve širi.
Lasersko rezanje
Kad fokusirana laserska zraka pogodi obradak, temperatura ozračenog područja naglo će porasti da bi se materijal rastopio ili isparavao. Nakon što laserska zraka prodre u obradak, započinje postupak rezanja: laserska zraka se kreće duž konturne crte tijekom topljenja materijala. Obično se mlaz zraka koristi za ispuhivanje taline od ureza, ostavljajući uski razmak između izrezanog dijela i okvira ploče, koji je širok gotovo kao fokusirana laserska zraka.
Rezanje plamenom
Vatreno rezanje standardni je postupak koji se koristi za rezanje blagog čelika, uz upotrebu kisika kao reznog plina. Kisik se tlači do 6 bara, a zatim puše u rez. Tamo zagrijani metal reagira s kisikom: počinje gorjeti i oksidirati. Kemijska reakcija oslobađa veliku količinu energije (do pet puta veću od laserske energije) kako bi pomogla laserskoj zraci u rezanju.
Rezanje fuzijom
Rezanje talinom je još jedan standardni postupak koji se koristi pri rezanju metala. Također se može koristiti za rezanje drugih topljivih materijala, poput keramike.
Kao rezni plin koristi se dušik ili argon, a plin s tlakom od 2-20 bara upuhuje se kroz rez. Argon i dušik su inertni plinovi, što znači da ne reagiraju s rastaljenim metalom u rezu, već ih samo ispušuju na dno. Istodobno, inertni plin može zaštititi rezni rub od oksidacije zraka.
Rezanje komprimiranim zrakom
Komprimirani zrak također se može koristiti za rezanje tankih ploča. Pritisak zraka na 5-6 bara dovoljan je da otječe rastopljeni metal u rezu. Budući da gotovo 80% zraka čini dušik, rezanje komprimiranim zrakom u osnovi je fuzijsko rezanje.
Rezanje potpomognuto plazmom
Ako su parametri pravilno odabrani, oblaci plazme pojavit će se u rezanju topljenja i rezanja uz pomoć plazme. Oblak plazme sastoji se od ionizirane metalne pare i ioniziranog reznog plina. Oblak plazme apsorbira energiju CO2 lasera i pretvara je u obradak, tako da se više energije spaja s obratkom, a materijal će se brže topiti, što rezultira bržim rezanjem. Stoga se ovaj postupak rezanja naziva i brzim rezanjem plazmom.
Oblak plazme zapravo je proziran za čvrsti laser, pa se topljenjem i rezanjem uz pomoć plazme može koristiti samo CO2 laser.
Rezanje isparavanjem
Rezanje isparavanjem isparava materijal, umanjujući što je više moguće toplinski učinak na okolne materijale. Gore navedeni učinak može se postići korištenjem kontinuirane obrade CO2 laserom za isparavanje materijala s malom toplinom i velikom apsorpcijom, poput tankih plastičnih folija i netapivih materijala kao što su drvo, papir i pjena.
Izuzetno kratki impulsni laseri omogućuju primjenu ove tehnologije na druge materijale. Slobodni elektroni u metalu apsorbiraju laser i snažno se zagrijavaju. Laserski impuls ne reagira s rastaljenim česticama i plazmom, materijal se izravno sublimira i nema vremena za prijenos energije na okolne materijale u obliku topline. Kad pikosekundni impuls ablira materijal, nema očitog toplinskog učinka, nema topljenja i stvaranja burra.
Parametri: prilagodite postupak obrade
Mnogi parametri utječu na postupak laserskog rezanja, neki ovise o tehničkim performansama lasera i alatnog stroja, dok su drugi promjenjivi.
Stupanj polarizacije
Stupanj polarizacije pokazuje koliki se postotak laserske svjetlosti pretvara. Tipični stupanj polarizacije obično je oko 90%. To je dovoljno za visokokvalitetno rezanje.
Promjer fokusa
Žarišni promjer utječe na širinu reza, a žarišni promjer može se mijenjati promjenom žarišne duljine fokusne leće. Manji žarišni promjer znači uži rez.
Položaj fokusa
Položaj žarišta određuje promjer snopa i gustoću snage na površini obratka i oblik reza.
Laserska snaga
Snaga lasera trebala bi odgovarati vrsti obrade, vrsti materijala i debljini. Snaga mora biti dovoljno velika da gustoća snage na izratku premaši prag obrade.
Način rada
Neprekidni način rada uglavnom se koristi za rezanje standardnih kontura metala i plastike s milimetara na centimetre. Da bi se perforacija otopila ili stvorila precizna kontura, koristi se impulsni laser niske frekvencije.
Brzina rezanja
Snaga lasera i brzina rezanja moraju se međusobno podudarati. Prebrze ili prespore brzine rezanja rezultirat će povećanom hrapavošću i stvaranjem provrta.
Promjer mlaznice
Promjer mlaznice određuje protok i oblik plina istisnutog iz mlaznice. Što je materijal deblji, veći je promjer mlaznice plina i, shodno tome, veći je promjer mlaznice.
Čistoća i pritisak plina
Kisik i dušik često se koriste kao plinovi za rezanje. Čistoća i tlak zraka utječu na učinak rezanja.
Kada se koristi rezanje plamenom kisika, čistoća plina mora doseći 99,95%. Što je čelična ploča deblji, to je niži tlak plina koji se koristi.
Kada se koristi dušik za taljenje i rezanje, čistoća plina mora doseći 99,995% (idealno 99,999%), a za taljenje i rezanje debelih čeličnih ploča potreban je veći tlak zraka.
Tehnički list
U ranoj fazi laserskog rezanja, korisnici moraju sami odlučiti o podešavanju parametara obrade kroz probni rad. Sada se zreli parametri obrade pohranjuju u upravljačkom uređaju sustava za rezanje. Za svaku vrstu i debljinu materijala postoje odgovarajući podaci. Tablica tehničkih parametara omogućuje čak i onima koji nisu upoznati s ovom tehnologijom nesmetano upravljanje opremom za lasersko rezanje.
Čimbenici ocjene kvalitete laserskog rezanja
Mnogo je kriterija za prosudbu kvalitete laserskog rezanja rubova. Standardi poput oblika izbočenja, depresije i zrna mogu se procijeniti golim okom; vertikalnost, hrapavost i širinu reza treba mjeriti posebnim instrumentima. Taloženje materijala, korozija, područje zahvaćeno toplinom i deformacija također su važni čimbenici za mjerenje kvalitete laserskog rezanja.
Široki izgledi
Nastavak uspjeha laserskog rezanja nadmašuje većinu ostalih tvrtki. Taj se trend nastavlja i danas. U budućnosti će izgledi za primjenu laserskog rezanja postajati sve širi.
