Te osnove laserskega rezanja

Laserji so bili prvič uporabljeni za rezanje v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. V sodobni industrijski proizvodnji se laserski razrez vse bolj uporablja za obdelavo materialov, kot so pločevina, plastika, steklo, keramika, polprevodniki, tekstil, les in papir.
Ko fokusirani laserski žarek sveti na obdelovanec, se obsevano območje močno segreje, da se material stopi ali upari. Ko laserski žarek prodre v obdelovanec, se začne postopek rezanja: laserski žarek se premika vzdolž konturne črte, medtem ko tali material. Staljeni material običajno odpihne z zareze zračni curek, pri čemer ostane ozka reža med odrezanim delom in držalom plošče, ki je široka skoraj tako kot fokusirani laserski žarek.

Plamensko rezanje
Plamensko rezanje je standardni postopek, ki se uporablja pri rezanju mehkega jekla, pri čemer se kot rezalni plin uporablja kisik. Kisik je pod tlakom do 6 barov in vpihan v zarezo. Tam segreta kovina reagira s kisikom: začne se zgorevanje in oksidacija. Pri kemični reakciji se sprosti velika količina energije (do petkrat večja od energije laserja), ki pomaga laserskemu žarku pri rezanju.
Rezanje taline
Rezanje s taljenjem je še en standardni postopek, ki se uporablja pri rezanju kovin. Lahko se uporablja tudi za rezanje drugih taljivih materialov, kot je keramika.
Kot rezalni plin se uporablja plin dušik ali argon, skozi zarezo pa se vpihuje tlak plina od 2 do 20 barov. Argon in dušik sta inertna plina, kar pomeni, da ne reagirata s staljeno kovino v zarezi, ampak jo preprosto odpihneta proti dnu. Hkrati inertni plini ščitijo rezalni rob pred oksidacijo zraka.
Rezanje s stisnjenim zrakom
Za rezanje tankih plošč se lahko uporablja tudi stisnjen zrak. Zrak pod tlakom 5-6 barov zadostuje za odpihovanje staljene kovine v rezu. Ker je skoraj 80 % zraka dušik, je rezanje s stisnjenim zrakom v bistvu rezanje s taljenjem.
Rezanje s pomočjo plazme
Če so parametri pravilno izbrani, se bo v zarezi rezanja s taljenjem s pomočjo plazme pojavil plazemski oblak. Oblak plazme je sestavljen iz ioniziranih kovinskih hlapov in ioniziranega rezalnega plina. Oblak plazme absorbira energijo CO2 laserja in jo pretvori v obdelovanec, tako da se na obdelovanec poveže več energije in material se bo hitreje stopil, kar ima za posledico večjo hitrost rezanja. Zato se ta postopek rezanja imenuje tudi visokohitrostno plazemsko rezanje.
Oblak plazme je dejansko prozoren glede na polprevodniške laserje, zato je rezanje s taljenjem s pomočjo plazme možno samo s CO2 laserji.
Rezanje z uplinjanjem
Vaporizacijsko rezanje uparja material, kar zmanjšuje vpliv toplotnih učinkov na okoliški material. To je mogoče doseči z uporabo neprekinjenega laserja CO2 za uparjanje materialov z nizko temperaturo in visoko absorpcijo, kot so tanke plastične folije in netaljivi materiali, kot so les, papir in pena.
Ultrakratki impulzni laserji omogočajo uporabo te tehnologije na drugih materialih. Prosti elektroni v kovini absorbirajo laser in se močno segrejejo. Laserski impulz ne reagira s staljenimi delci in plazmo, material neposredno sublimira in ni časa, da bi se energija v obliki toplote prenesla na okoliški material. Pikosekundni impulzi odstranijo material brez vidnega toplotnega učinka, brez taljenja in brez nastajanja robčkov.
Parametri: Prilagoditev procesa
Na proces laserskega rezanja vpliva veliko parametrov, nekateri so odvisni od tehničnih lastnosti laserja in obdelovalnega stroja, drugi pa so spremenljivi.
Polarizacija
Polarizacija kaže, kolikšen odstotek laserske svetlobe se pretvori. Tipična polarizacija je običajno okoli 90 %. To zadostuje za kakovostno rezanje.
Premer fokusa
Goriščni premer vpliva na širino reza in ga je mogoče spremeniti s spreminjanjem goriščne razdalje leče za ostrenje. Manjši žariščni premer pomeni ožji rez.
Položaj fokusa
Položaj žariščne točke določa premer žarka in gostoto moči na površini obdelovanca ter obliko zareze.
Laserska moč
Moč laserja mora biti usklajena z vrsto obdelave, vrsto materiala in debelino. Moč mora biti dovolj visoka, da gostota moči na obdelovancu preseže prag obdelave.