Laser sa prvýkrát používal na rezanie v 70. rokoch. V modernej priemyselnej výrobnej linke sa laserové rezanie širšie využíva pri výrobe plechov, plastov, skla, keramiky, polovodičov, textilu, dreva a papiera a ďalších materiálov.
V nasledujúcich niekoľkých rokoch dosiahne výrazný rast aj aplikácia laserového rezania v oblasti presného obrábania a mikroobrábania.
Rezanie laserom
Keď zaostrený laserový lúč dopadne na obrobok, teplota ožarovanej oblasti prudko stúpne, aby sa materiál roztavil alebo odparil. Len čo laserový lúč prenikne cez obrobok, začne sa proces rezania: laserový lúč sa pri tavení materiálu pohybuje pozdĺž obrysovej čiary. Zvyčajne sa na vyfukovanie taveniny z rezu používa prúd vzduchu, ktorý ponecháva úzku medzeru medzi rezanou časťou a rámom dosky, ktorá je takmer taká široká ako zaostrený laserový lúč.
Rezanie plameňa
Rezanie plameňom je štandardný proces používaný pri rezaní mäkkej ocele, pri ktorom sa ako rezací plyn používa kyslík. Kyslík je natlakovaný na 6 bar a potom vháňaný do rezu. Tam zahriaty kov reaguje s kyslíkom: začne horieť a oxidovať. Chemická reakcia uvoľňuje veľké množstvo energie (až päťnásobok energie lasera), aby pomohla laserovému lúču pri rezaní.
Fusion Cutting
Rezanie taveniny je ďalší štandardný proces používaný pri rezaní kovu. Môže sa tiež použiť na rezanie iných tavných materiálov, napríklad keramiky.
Ako rezací plyn sa používa dusík alebo argón a rezom sa vháňa plyn s tlakom 2 až 20 barov. Argón a dusík sú inertné plyny, čo znamená, že v reze nereagujú s roztaveným kovom, ale iba ich fúkajú na dno. Inertný plyn môže súčasne chrániť reznú hranu pred oxidáciou vzduchu.
Rezanie stlačeným vzduchom
Stlačený vzduch sa dá použiť aj na rezanie tenkých plechov. Na vyfúknutie roztaveného kovu v reze stačí tlak vzduchu na 5 až 6 bar. Pretože takmer 80% vzduchu predstavuje dusík, rezanie stlačeným vzduchom je v podstate tavné rezanie.
Rezanie pomocou plazmy
Ak sú parametre vybrané správne, v rezu tavenia a rezania pomocou plazmy sa objavia oblaky plazmy. Plazmový mrak sa skladá z ionizovaných kovových pár a ionizovaného rezného plynu. Plazmový mrak absorbuje energiu CO2 lasera a transformuje ju na obrobok, takže sa na obrobok viaže viac energie a materiál sa rýchlejšie topí, čo má za následok rýchlejšie rezanie. Preto sa tento proces rezania nazýva aj vysokorýchlostné plazmové rezanie.
Plazmový mrak je v skutočnosti transparentný pre tuhý laser, takže pri plazmovom tavení a rezaní je možné použiť iba CO2 laser.
Rezanie odparovaním
Vaporizačné rezanie odparuje materiál, čím sa čo najviac minimalizuje tepelný efekt na okolité materiály. Vyššie uvedený efekt je možné dosiahnuť použitím kontinuálneho CO2 laserového spracovania na odparovanie materiálov s nízkou teplotou a vysokou absorpciou, ako sú napríklad tenké plastové fólie a netaviteľné materiály, ako je drevo, papier a pena.
Ultrakrátke pulzné lasery umožňujú túto technológiu aplikovať na iné materiály. Voľné elektróny v kovu absorbujú laser a prudko sa zahrievajú. Laserový impulz nereaguje s roztavenými časticami a plazmou, materiál priamo sublimuje a nie je čas na prenos energie do okolitých materiálov vo forme tepla. Keď pikosekundový impulz materiál ablatuje, nie je zrejmý tepelný efekt, tavenie a tvorba otrepov.
Parametre: upraviť proces spracovania
Mnoho parametrov ovplyvňuje proces rezania laserom, niektoré závisia od technickej výkonnosti laseru a obrábacieho stroja, zatiaľ čo iné sú variabilné.
Stupeň polarizácie
Stupeň polarizácie označuje, aké percento laserového svetla sa prevedie. Typický stupeň polarizácie je obvykle okolo 90%. To je dostatočné na kvalitné rezanie.
Priemer zaostrenia
Ohniskový priemer ovplyvňuje šírku rezu a ohniskový priemer je možné zmeniť zmenou ohniskovej vzdialenosti zaostrovacieho objektívu. Menší ohniskový priemer znamená užší rez.
Pozícia zaostrenia
Ohnisková poloha určuje priemer lúča a hustotu výkonu na povrchu obrobku a tvar rezu.
Výkon lasera
Výkon lasera by sa mal zhodovať s typom spracovania, typom materiálu a hrúbkou. Výkon musí byť dostatočne vysoký, aby hustota výkonu na obrobku prekročila prahovú hodnotu spracovania.
Prevádzkový režim
Kontinuálny režim sa používa hlavne na rezanie štandardných obrysov kovov a plastov z veľkosti milimetrov na centimetre. Na roztavenie perforácie alebo vytvorenie presného obrysu sa používa nízkofrekvenčný pulzný laser.
Rýchlosť rezania
Výkon lasera a rýchlosť rezania sa musia navzájom zhodovať. Príliš rýchla alebo príliš nízka rýchlosť rezania spôsobí zvýšenie drsnosti a tvorby otrepov.
Priemer trysky
Priemer dýzy určuje tok a tvar plynu prúdeného z dýzy. Čím je materiál silnejší, tým väčší je priemer plynového lúča, a tým väčší priemer trysky.
Čistota a tlak plynu
Ako rezné plyny sa často používa kyslík a dusík. Čistota a tlak vzduchu ovplyvňujú rezný účinok.
Pri použití rezania kyslíkovým plameňom musí čistota plynu dosiahnuť 99,95%. Čím je oceľový plech hrubší, tým nižší je použitý tlak plynu.
Pri použití dusíka na tavenie a rezanie musí čistota plynu dosiahnuť 99,995% (ideálne 99,999%) a na tavenie a rezanie hrubých oceľových plechov je potrebný vyšší tlak vzduchu.
Technický list
V počiatočnom štádiu rezania laserom musia používatelia sami rozhodnúť o nastavení parametrov spracovania prostredníctvom skúšobnej prevádzky. Teraz sú vyspelé parametre spracovania uložené v riadiacom zariadení rezacieho systému. Pre každý typ a hrúbku materiálu existujú zodpovedajúce údaje. Tabuľka technických parametrov umožňuje bezproblémové fungovanie laserového rezacieho zariadenia aj tým, ktorí nie sú oboznámení s touto technológiou.
Faktory hodnotenia kvality rezania laserom
Existuje mnoho kritérií na hodnotenie kvality laserom rezaných hrán. Normy, ako je forma otrepov, depresia a zrno, sa dajú posúdiť voľným okom; vertikálnosť, drsnosť a šírku rezu je potrebné merať špeciálnymi prístrojmi. Usadzovanie materiálu, korózia, oblasť ovplyvnená teplom a deformácie sú tiež dôležitými faktormi na meranie kvality rezania laserom.
Široké vyhliadky
Pokračujúci úspech rezania laserom presahuje väčšinu ostatných spoločností. Tento trend pokračuje aj dnes. V budúcnosti budú vyhliadky na rezanie laserom čoraz širšie.
Rezanie laserom
Keď zaostrený laserový lúč dopadne na obrobok, teplota ožarovanej oblasti prudko stúpne, aby sa materiál roztavil alebo odparil. Len čo laserový lúč prenikne cez obrobok, začne sa proces rezania: laserový lúč sa pri tavení materiálu pohybuje pozdĺž obrysovej čiary. Zvyčajne sa na vyfukovanie taveniny z rezu používa prúd vzduchu, ktorý ponecháva úzku medzeru medzi rezanou časťou a rámom dosky, ktorá je takmer taká široká ako zaostrený laserový lúč.
Rezanie plameňa
Rezanie plameňom je štandardný proces používaný pri rezaní mäkkej ocele, pri ktorom sa ako rezací plyn používa kyslík. Kyslík je natlakovaný na 6 bar a potom vháňaný do rezu. Tam zahriaty kov reaguje s kyslíkom: začne horieť a oxidovať. Chemická reakcia uvoľňuje veľké množstvo energie (až päťnásobok energie lasera), aby pomohla laserovému lúču pri rezaní.
Fusion Cutting
Rezanie taveniny je ďalší štandardný proces používaný pri rezaní kovu. Môže sa tiež použiť na rezanie iných tavných materiálov, napríklad keramiky.
Ako rezací plyn sa používa dusík alebo argón a rezom sa vháňa plyn s tlakom 2 až 20 barov. Argón a dusík sú inertné plyny, čo znamená, že v reze nereagujú s roztaveným kovom, ale iba ich fúkajú na dno. Inertný plyn môže súčasne chrániť reznú hranu pred oxidáciou vzduchu.
Rezanie stlačeným vzduchom
Stlačený vzduch sa dá použiť aj na rezanie tenkých plechov. Na vyfúknutie roztaveného kovu v reze stačí tlak vzduchu na 5 až 6 bar. Pretože takmer 80% vzduchu predstavuje dusík, rezanie stlačeným vzduchom je v podstate tavné rezanie.
Rezanie pomocou plazmy
Ak sú parametre vybrané správne, v rezu tavenia a rezania pomocou plazmy sa objavia oblaky plazmy. Plazmový mrak sa skladá z ionizovaných kovových pár a ionizovaného rezného plynu. Plazmový mrak absorbuje energiu CO2 lasera a transformuje ju na obrobok, takže sa na obrobok viaže viac energie a materiál sa rýchlejšie topí, čo má za následok rýchlejšie rezanie. Preto sa tento proces rezania nazýva aj vysokorýchlostné plazmové rezanie.
Plazmový mrak je v skutočnosti transparentný pre tuhý laser, takže pri plazmovom tavení a rezaní je možné použiť iba CO2 laser.
Rezanie odparovaním
Vaporizačné rezanie odparuje materiál, čím sa čo najviac minimalizuje tepelný efekt na okolité materiály. Vyššie uvedený efekt je možné dosiahnuť použitím kontinuálneho CO2 laserového spracovania na odparovanie materiálov s nízkou teplotou a vysokou absorpciou, ako sú napríklad tenké plastové fólie a netaviteľné materiály, ako je drevo, papier a pena.
Ultrakrátke pulzné lasery umožňujú túto technológiu aplikovať na iné materiály. Voľné elektróny v kovu absorbujú laser a prudko sa zahrievajú. Laserový impulz nereaguje s roztavenými časticami a plazmou, materiál priamo sublimuje a nie je čas na prenos energie do okolitých materiálov vo forme tepla. Keď pikosekundový impulz materiál ablatuje, nie je zrejmý tepelný efekt, tavenie a tvorba otrepov.
Parametre: upraviť proces spracovania
Mnoho parametrov ovplyvňuje proces rezania laserom, niektoré závisia od technickej výkonnosti laseru a obrábacieho stroja, zatiaľ čo iné sú variabilné.
Stupeň polarizácie
Stupeň polarizácie označuje, aké percento laserového svetla sa prevedie. Typický stupeň polarizácie je obvykle okolo 90%. To je dostatočné na kvalitné rezanie.
Priemer zaostrenia
Ohniskový priemer ovplyvňuje šírku rezu a ohniskový priemer je možné zmeniť zmenou ohniskovej vzdialenosti zaostrovacieho objektívu. Menší ohniskový priemer znamená užší rez.
Pozícia zaostrenia
Ohnisková poloha určuje priemer lúča a hustotu výkonu na povrchu obrobku a tvar rezu.
Výkon lasera
Výkon lasera by sa mal zhodovať s typom spracovania, typom materiálu a hrúbkou. Výkon musí byť dostatočne vysoký, aby hustota výkonu na obrobku prekročila prahovú hodnotu spracovania.
Prevádzkový režim
Kontinuálny režim sa používa hlavne na rezanie štandardných obrysov kovov a plastov z veľkosti milimetrov na centimetre. Na roztavenie perforácie alebo vytvorenie presného obrysu sa používa nízkofrekvenčný pulzný laser.
Rýchlosť rezania
Výkon lasera a rýchlosť rezania sa musia navzájom zhodovať. Príliš rýchla alebo príliš nízka rýchlosť rezania spôsobí zvýšenie drsnosti a tvorby otrepov.
Priemer trysky
Priemer dýzy určuje tok a tvar plynu prúdeného z dýzy. Čím je materiál silnejší, tým väčší je priemer plynového lúča, a tým väčší priemer trysky.
Čistota a tlak plynu
Ako rezné plyny sa často používa kyslík a dusík. Čistota a tlak vzduchu ovplyvňujú rezný účinok.
Pri použití rezania kyslíkovým plameňom musí čistota plynu dosiahnuť 99,95%. Čím je oceľový plech hrubší, tým nižší je použitý tlak plynu.
Pri použití dusíka na tavenie a rezanie musí čistota plynu dosiahnuť 99,995% (ideálne 99,999%) a na tavenie a rezanie hrubých oceľových plechov je potrebný vyšší tlak vzduchu.
Technický list
V počiatočnom štádiu rezania laserom musia používatelia sami rozhodnúť o nastavení parametrov spracovania prostredníctvom skúšobnej prevádzky. Teraz sú vyspelé parametre spracovania uložené v riadiacom zariadení rezacieho systému. Pre každý typ a hrúbku materiálu existujú zodpovedajúce údaje. Tabuľka technických parametrov umožňuje bezproblémové fungovanie laserového rezacieho zariadenia aj tým, ktorí nie sú oboznámení s touto technológiou.
Faktory hodnotenia kvality rezania laserom
Existuje mnoho kritérií na hodnotenie kvality laserom rezaných hrán. Normy, ako je forma otrepov, depresia a zrno, sa dajú posúdiť voľným okom; vertikálnosť, drsnosť a šírku rezu je potrebné merať špeciálnymi prístrojmi. Usadzovanie materiálu, korózia, oblasť ovplyvnená teplom a deformácie sú tiež dôležitými faktormi na meranie kvality rezania laserom.
Široké vyhliadky
Pokračujúci úspech rezania laserom presahuje väčšinu ostatných spoločností. Tento trend pokračuje aj dnes. V budúcnosti budú vyhliadky na rezanie laserom čoraz širšie.
