Laserlõikusmasina põhiprotsess

1. Aurustuslõikamine.
Laseri aurustuslõikamise käigus tõuseb materjali pinnatemperatuur keemistemperatuurini nii kiiresti, et see suudab vältida soojusjuhtivuse põhjustatud sulamist, mistõttu osa materjalist aurustub auruks ja kaob ning osa materjalist väljub pilu põhi abigaasi poolt Voog puhub ära. Sel juhul on vaja väga suuri laserivõimsusi.

Vältimaks materjaliaurude kondenseerumist lõikeseinale, ei tohi materjali paksus oluliselt ületada laserkiire läbimõõtu. Seetõttu sobib see protsess ainult rakendusteks, kus tuleb vältida sulamaterjali välistamist. Seda töötlust kasutatakse rauapõhiste sulamite puhul tõesti ainult väga väikestel kasutusaladel.

Seda protsessi ei saa kasutada, näiteks puitu ja teatud keraamikat, mis ei ole sulas olekus ja seetõttu on materjali aurude kondenseerumise tõenäosus väiksem. Lisaks saavutavad need materjalid tavaliselt paksemad lõiked.

Lasergaasistuslõikamisel sõltub kiire optimaalne teravustamine materjali paksusest ja kiire kvaliteedist. Laseri võimsus ja aurustumissoojus mõjutavad optimaalset fookusasendit vaid teatud määral. Plaadi teatud paksuse korral on maksimaalne lõikekiirus pöördvõrdeline materjali gaasistamistemperatuuriga.

Vajalik laseri võimsustihedus on suurem kui 108W/cm2 ja sõltub materjalist, lõikesügavusest ja kiire fookusasendist. Kindla paksuse lehe korral, eeldades piisavat laservõimsust, piirab maksimaalset lõikekiirust gaasijoa kiirus.

2. Sulatamine ja lõikamine.
Lasersulatuslõikamisel töödeldav detail sulatatakse osaliselt ja seejärel väljutatakse sulanud materjal õhuvoolu abil. Kuna materjali ülekandmine toimub ainult vedelas olekus, nimetatakse seda protsessi lasersulatuslõikamiseks.

Laserkiir, mis on ühendatud kõrge puhtusastmega inertse lõikegaasiga, surub sula materjali soonest välja, ilma et gaas ise lõikaks. Laserfusioonlõikamine võib saavutada suurema lõikamiskiiruse kui gaaslõikamine. Gaasistamiseks kuluv energia on tavaliselt suurem kui materjali sulatamiseks kuluv energia.

Lasersulatuslõikamisel neeldub laserkiir ainult osaliselt. Maksimaalne lõikekiirus suureneb laseri võimsuse suurenedes ja väheneb peaaegu pöördvõrdeliselt lehe paksuse ja materjali sulamistemperatuuri suurenemisega. Teatud laseri võimsuse korral on piiravaks teguriks gaasi rõhk lõikekohal ja materjali soojusjuhtivus.

Laserfusioonlõikamine võib toota raua ja titaani jaoks oksiidivabasid lõikeid. Laseri võimsustihedus, mis tekitab sulamist, kuid mitte gaasistamist, on terasmaterjalide puhul vahemikus 104 W/cm2 kuni 105 W/cm2.

3. Oksüdatsioonsulatuslõikus (laser-leeklõikus).
Fusioonlõikamisel kasutatakse tavaliselt inertgaasi. Kui selle asemel kasutatakse hapnikku või muud aktiivset gaasi, süttib materjal laserkiire kiiritamisel ja äge keemiline reaktsioon hapnikuga tekitab materjali täiendavaks kuumutamiseks veel ühe soojusallika, mida nimetatakse oksüdatiivseks sulatuslõikamiseks. .

Tänu sellele efektile saab sama paksuse konstruktsiooniterase puhul selle meetodiga saavutada suuremaid lõikekiirusi kui sulatuslõikamisel. Teisest küljest võib selle meetodi lõikekvaliteet olla kehvem kui liitlõikamisel. Praktikas tekitab see laiemaid lõikeid, märgatavat karedust, suurenenud kuumuse mõjuala ja halvema serva kvaliteeti.

Laserleeklõikus ei ole hea täppismudelite ja teravate nurkade puhul (teravate nurkade põletamise oht). Soojusefekte saab piirata impulssrežiimi laseriga, kus laseri võimsus määrab lõikekiiruse. Teatud laservõimsusel on piiravad tegurid hapnikuga varustamine ja materjali soojusjuhtivus.

4. Kontrolli luumurdude lõikamist.

Haprate materjalide puhul, mida kuumus kergesti kahjustab, nimetatakse kiiret ja kontrollitavat laserkiirega kuumutamist lõikamist kontrollitud murdude lõikamiseks. Selle lõikamisprotsessi põhisisu seisneb selles, et laserkiir soojendab väikese hapra materjali ala, põhjustades selles piirkonnas suuri termilisi gradiente ja tõsiseid mehaanilisi deformatsioone, mille tulemusena tekivad materjalis praod. Laserkiir võib suunata pragusid mis tahes soovitud suunas seni, kuni säilib ühtlane kuumutusgradient.