Lasersko rezanje je natančen in učinkovit proizvodni postopek, ki uporablja nevidni svetlobni žarek za rezanje skozi materiale in ponuja številne prednosti pred tradicionalnimi mehanskimi metodami rezanja. S svojo visoko natančnostjo, visoko hitrostjo rezanja in zmožnostjo rezanja kompleksnih oblik lasersko rezanje postopoma nadomešča tradicionalne tehnike rezanja kovin.
-
Sestava opreme za lasersko rezanje
Laserski rezalni stroj je sestavljen iz več ključnih komponent, vključno z laserskim generatorjem, sistemom za dovajanje žarka, sistemom gibanja z numeričnim krmiljenjem, rezalno glavo s samodejnim fokusiranjem, delovno mizo in sistemom za dovod visokotlačnega plina. Na proces laserskega rezanja vplivajo različni parametri, od katerih so nekateri odvisni od tehnične zmogljivosti laserskega generatorja in stroja, drugi pa so spremenljivi.
-
Ključni parametri laserskega rezanja
Da bi dosegli optimalne rezultate rezanja, je bistveno, da razumete naslednje ključne parametre:
1. Način žarka
Način žarka, znan tudi kot Gaussov način, je idealen način za rezanje, ki ga običajno najdemo v laserskih generatorjih z nizko močjo (<1 kW). Multi-mode, a mixture of high-order modes, has lower cutting ability and focusability compared to single-mode lasers.
| Tabela. 1 enosmerni parametri postopka laserskega rezanja običajnih materialov | |||||
| Material | Debelina (mm) | Pomožni plin | Hitrost rezanja (cm/min) | Širina reže (mm) | Moč laserja (w) |
| Nizkoogljično jeklo | 3 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| Nerjaveča posoda | 1 | O2 | 150 | 0.1 | 250 |
| Titanova zlitina | 10(40) | O2 | 280(50) | 1.50(3.5) | 250 |
| Organsko prozorno steklo | 10 | N2 | 80 | 0.7 | 250 |
| Aluminijev oksid | 1 | O2 | 300 | 0.1 | 250 |
| Preproga iz poliestra | 10 | N2 | 260 | 0.5 | 250 |
| Bombažna tkanina (večplastna) | 15 | N2 | 90 | 0.5 | 250 |
| Karton | 0.5 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| Valovita lepenka | 8 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| Kvarčno steklo | 1.9 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| Polipropilen | 5.5 | N2 | 70 | 0.5 | 250 |
| Polistiren | 3.2 | N2 | 420 | 0.4 | 250 |
| Trdi polivinilklorid | 7 | N2 | 120 | 0.5 | 250 |
| Plastika, ojačana z vlakni | 3 | N2 | 60 | 0.3 | 250 |
| Les (vezane plošče) | 18 | N2 | 20 | 0.7 | 250 |
| Nizkoogljično jeklo | 1 | N2 | 450 | 中 | 500 |
| 3 | N2 | 150 | --- | 500 | |
| 6 | N2 | 50 | 0.15 | 500 | |
| 1.2 | O2 | 600 | 0.15 | 500 | |
| 2 | O2 | 400 | 0.20 | 500 | |
| 3 | O2 | 250 | --- | 500 | |
| Nerjaveče jeklo | 1 | O2 | 300 | --- | 500 |
| 3 | O2 | 120 | --- | 500 | |
| Vezan les | 18 | N2 | 350 | --- | 500 |
| Tabela. 2 parametra večnačinskega laserskega rezanja običajnih materialov | ||||
| Materiali | Debelina plošče (mm) | Hitrost rezanja (cm/min) | Širina reže (mm) | Moč laserja (kw) |
| Aluminij | 12 | 230 | 1 | 15 |
| Ogljikovo jeklo | 6 | 230 | 1 | 15 |
| Nerjaveče jeklo (0Cr18Ni9) | 4.6 | 130 | 2 | 20 |
| Bor/epoksi kompozit | 8 | 165 | 1 | 15 |
| Vlakna/epoksidni kompoziti | 12 | 460 | 0.6 | 20 |
| Vezan les | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| Pleksi steklo | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| Steklo | 9.4 | 150 | 1 | 20 |
| Beton | 38 | 5 | 6 | 8 |
2. Laserska moč
Zahtevana moč laserja je odvisna od materiala, ki ga režete, debeline materiala in zahtev glede hitrosti rezanja. Moč laserja bistveno vpliva na debelino reza, hitrost in širino rezanja. Na splošno povečanje moči laserja omogoča rezanje debelejših materialov, večje hitrosti rezanja in širše širine rezov.
3. Položaj fokusa
Položaj fokusa pomembno vpliva na širino zareza. Običajno je fokus nastavljen na približno 1/3 debeline materiala pod površino, kar ima za posledico največjo globino reza in najmanjšo širino zareza.
4. Goriščna razdalja
Pri rezanju debelih jeklenih plošč je priporočljiva daljša goriščna razdalja za doseganje kakovostne navpične rezalne površine. Daljša goriščna razdalja ima za posledico večji premer žarka, kar zmanjša gostoto moči in hitrost rezanja. Za ohranjanje dosledne hitrosti rezanja je potrebno povečanje moči laserja. Za rezanje tankih plošč je prednostna krajša goriščna razdalja, kar ima za posledico manjši premer žarka, večjo gostoto moči in večjo hitrost rezanja.
5. Pomožni plin
Kisik se običajno uporablja kot pomožni plin pri rezanju jekla z nizko vsebnostjo ogljika, saj izkorišča reakcijo zgorevanja železa in kisika za izboljšanje postopka rezanja, kar ima za posledico višje hitrosti rezanja in visokokakovostne reze. Tlak pomožnega plina vpliva na postopek rezanja, pri čemer višji tlaki povečajo kinetično energijo in zmogljivosti odstranjevanja žlindre.
6. Struktura šobe
Struktura šobe in velikost odprtine prav tako vplivata na kakovost in učinkovitost laserskega rezanja. Različne zahteve pri rezanju zahtevajo uporabo različnih šob. Običajne oblike šob vključujejo krožne, stožčaste in pravokotne oblike. Lasersko rezanje običajno uporablja koaksialno (pretok plina in svetlobna os poravnana) pihanje, nadzor razdalje med izhodom šobe in površino obdelovanca ({{0}}.5-2,0 mm) zagotavlja stabilno rezanje postopek.
| Tabela. 3 primeri procesnih parametrov laserskega rezanja navadnih kovinskih materialov |
||||
| Material | Debelina mm | Pomožni plin | Hitrost rezanja cm/min | Moč laserja kW |
| Nizkoogljično jeklo | 1 | O2 | 900 | 1000 |
| 1.5 | 300 | 300 | ||
| 3 | 200 | 300 | ||
| 6 | 100 | 1000 | ||
| 16.2 | 114 | 4000 | ||
| 35 | 50 | 4000 | ||
| 30CrMnSi | 1 | 200 | 500 | |
| 3 | 120 | 500 | ||
| 6 | 50 | 500 | ||
| Nerjaveče jeklo | 0.5 | 450 | 250 | |
| 1 | 800 | 1000 | ||
| 1.6 | 456 | 1000 | ||
| 3.2 | 180 | 500 | ||
| 4.8 | 400 | 2000 | ||
| 6 | 80 | 1000 | ||
| 6.3 | 150 | 2000 | ||
| 12 | 40 | 2000 | ||
| Titanova zlitina | 3 | 1300 | 250 | |
| 8 | 300 | 250 | ||
| 10 | 280 | 250 | ||
| 40 | 50 | 250 | ||
