Pretože neexistujú žiadne náklady na spracovanie nástrojov, zariadenie na rezanie laserom je vhodné aj na výrobu malých sérií dielov rôznych veľkostí, ktoré sa predtým nedali spracovať. Zariadenia na rezanie laserom zvyčajne používajú zariadenia s technológiou počítačového numerického riadenia (CNC). Po použití tohto zariadenia môžete pomocou telefónnych liniek prijímať údaje o rezaní z pracovných staníc počítačového dizajnu (CAD).
Princíp
Laserové rezanie využíva sústredený laserový lúč s vysokou hustotou výkonu na ožarovanie obrobku, čo spôsobuje, že sa ožarovaný materiál rýchlo roztopí, odparí, abluje alebo dosiahne bod vznietenia a súčasne je roztavený materiál odfúknutý vysokou rýchlosťou. prúdenie vzduchu koaxiálne s lúčom, čím sa dosiahne rezanie obrobku. Laserové rezanie je jednou z metód tepelného rezania.
Princíp rezania laserom je znázornený na obrázku nižšie.
Klasifikácia
Laserové rezanie možno rozdeliť do štyroch kategórií: rezanie laserovým odparovaním, rezanie tavením laserom, rezanie laserom kyslíkom a laserové ryhovanie a kontrolované lomy.
1. Rezanie laserovým odparovaním
Obrobok sa zahrieva laserovým lúčom s vysokou hustotou energie, čo spôsobí rýchle zvýšenie teploty, pričom vo veľmi krátkom čase dosiahne bod varu materiálu a materiál sa začne vyparovať a vytvárať pary. Výpary sú vytláčané vysokou rýchlosťou a na materiáli sa vytvára rez, zatiaľ čo sú výpary vypudzované. Výparné teplo materiálov je vo všeobecnosti veľmi veľké, takže rezanie výparom laserom vyžaduje veľa výkonu a hustoty výkonu.
Laserové odparovacie rezanie sa väčšinou používa na rezanie extrémne tenkých kovových materiálov a nekovových materiálov (ako je papier, látka, drevo, plast a guma atď.).
2. Laserové tavné rezanie
Pri laserovom tavnom rezaní sa na roztavenie kovového materiálu používa laserový ohrev a potom sa cez trysku koaxiálnu s lúčom rozprašuje neoxidačný plyn (Ar, He, N atď.). Kvapalný kov sa vytlačí silným tlakom plynu a vytvorí sa rez. Laserové tavné rezanie nevyžaduje úplné odparenie kovu a potrebná energia je iba 1/10 odparovacieho rezania.
Laserové tavné rezanie sa používa hlavne na rezanie niektorých materiálov, ktoré sa nedajú ľahko oxidovať alebo aktívnych kovov, ako je nehrdzavejúca oceľ, titán, hliník a jeho zliatiny.
3. Laserové rezanie kyslíkom
Princíp laserového rezania kyslíkom je podobný rezaniu kyslíkom. Ako predhrievací zdroj tepla využíva laser a ako rezný plyn aktívne plyny, ako je kyslík. Na jednej strane striekaný plyn reaguje s rezným kovom za vzniku oxidačnej reakcie a uvoľnenia veľkého množstva oxidačného tepla; na druhej strane roztavený oxid a tavenina sú vyfukované z reakčnej zóny, aby sa vytvorila incízia v kove. Pretože oxidačná reakcia počas procesu rezania vytvára veľké množstvo tepla, energia potrebná na rezanie laserom kyslíkom je iba 1/2 energie na rezanie tavením a rýchlosť rezania je oveľa vyššia ako pri rezaní laserom s odparovaním a rezaním tavením. Laserové rezanie kyslíkom sa používa hlavne pre ľahko oxidované kovové materiály, ako je uhlíková oceľ, titánová oceľ a tepelne spracovaná oceľ.
4. Laserové ryhovanie a kontrolovaný lom
Laserové rytie využíva laser s vysokou energetickou hustotou na skenovanie povrchu krehkého materiálu, čo spôsobí, že materiál sa pri zahrievaní odparí z malej drážky a potom sa aplikuje určitý tlak, takže krehký materiál popraská pozdĺž malej drážky. Lasery používané na laserové ryhovanie sú všeobecne Q-spínané lasery a CO2 lasery.
Riadený lom využíva strmú distribúciu teploty generovanú laserovým drážkovaním na generovanie lokálneho tepelného napätia v krehkom materiáli, čo spôsobuje zlomenie materiálu pozdĺž malej drážky.
Vlastnosti
V porovnaní s inými metódami tepelného rezania sú celkové charakteristiky rezania laserom vysoká rýchlosť rezania a vysoká kvalita. Dá sa to zhrnúť nasledovne.
⑴ Dobrá kvalita rezu
Vďaka malému laserovému bodu, vysokej hustote energie a vysokej rýchlosti rezania môže rezanie laserom dosiahnuť lepšiu kvalitu rezu.
① Laserový rezací rez je úzky, dve strany štrbiny sú rovnobežné a kolmé na povrch a rozmerová presnosť rezaných častí môže dosiahnuť ±0,05 mm.
② Povrch rezu je hladký a krásny, s drsnosťou povrchu len desiatky mikrónov. Laserové rezanie môže byť dokonca použité ako posledný proces bez mechanického spracovania a diely môžu byť použité priamo.
③ Po rezaní materiálu laserom je šírka tepelne ovplyvnenej zóny veľmi malá, výkon materiálu v blízkosti štrbiny je takmer neovplyvnený a deformácia obrobku je malá, presnosť rezu je vysoká, geometria štrbiny je dobrý a tvar prierezu štrbiny predstavuje relatívne pravidelný pravouhlý tvar. Porovnanie metód rezania laserom, rezaním kyslíkom a plazmou je uvedené v tabuľke 1. Rezným materiálom je doska z nízkouhlíkovej ocele s hrúbkou 6,2 mm.
⑵ Vysoká účinnosť rezania Vďaka prenosovým charakteristikám lasera je laserový rezací stroj vo všeobecnosti vybavený viacerými CNC pracovnými stolmi a celý proces rezania môže byť plne riadený CNC. Počas prevádzky stačí zmeniť CNC program na aplikovanie rezania dielov rôznych tvarov, ktoré môžu vykonávať dvojrozmerné rezanie aj trojrozmerné rezanie.
⑶ Vysoká rýchlosť rezania
Pri rezaní 2 mm hrubej dosky z nízkouhlíkovej ocele 1200W laserom môže rýchlosť rezania dosiahnuť 600 cm/min; pri rezaní dosky z polypropylénovej živice s hrúbkou 5 mm môže rýchlosť rezania dosiahnuť 1200 cm/min. Materiál nie je potrebné pri rezaní laserom upínať a fixovať, čo môže ušetriť nástroje a prípravky a pomocný čas na nakladanie a vykladanie.
⑷ Bezkontaktné rezanie
Počas rezania laserom sa rezací horák nedotýka obrobku a nedochádza k opotrebovaniu nástroja. Na spracovanie dielov rôznych tvarov nie je potrebné vymieňať „nástroj“, stačí zmeniť výstupné parametre lasera. Proces rezania laserom má nízku hlučnosť, nízke vibrácie a žiadne znečistenie.
⑸ Mnoho druhov rezných materiálov
V porovnaní s rezaním kyslíkom a plazmou sú materiály na rezanie laserom mnohých typov, vrátane kovov, nekovov, kompozitných materiálov na báze kovov a nekovov, kože, dreva a vlákien. Avšak pre rôzne materiály, vzhľadom na ich vlastné termofyzikálne vlastnosti a rôzne rýchlosti absorpcie laserov, vykazujú rôznu adaptabilitu laserového rezania. Pri použití CO2 lasera je výkon laserového rezania rôznych materiálov uvedený v tabuľke 2.
(6) Nevýhody: V dôsledku obmedzení výkonu lasera a veľkosti zariadenia môže rezanie laserom rezať iba dosky a rúry strednej a malej hrúbky a so zvyšujúcou sa hrúbkou obrobku sa rýchlosť rezania výrazne znižuje.
