Hovedprosessen til laserskjæremaskin

1. Fordampningsskjæring.
Under laserfordampningsskjæringsprosessen stiger overflatetemperaturen til materialet til kokepunktstemperaturen så raskt at det kan unngå smelting forårsaket av varmeledning, slik at en del av materialet fordamper til damp og forsvinner, og en del av materialet støtes ut fra bunnen av spalten av hjelpegassen Flow blåser bort. Svært høye lasereffekter kreves i dette tilfellet.

For å forhindre at materialdamp kondenserer på snittveggen, må tykkelsen på materialet ikke overstige laserstrålens diameter i stor grad. Denne prosessen er derfor kun egnet for bruksområder hvor utelukkelse av smeltet materiale må unngås. Denne maskineringen brukes egentlig bare i svært små bruksområder for jernbaserte legeringer.

Denne prosessen kan ikke brukes, for eksempel tre og visse keramiske materialer, som ikke er i smeltet tilstand og derfor mindre sannsynlighet for å kondensere materialets damper. I tillegg oppnår disse materialene typisk tykkere kutt.

Ved laserforgassingsskjæring avhenger optimal strålefokusering av materialtykkelse og strålekvalitet. Laserkraften og fordampningsvarmen har bare en viss innflytelse på den optimale fokusposisjonen. Ved en viss tykkelse på platen er den maksimale skjærehastigheten omvendt proporsjonal med materialets forgasningstemperatur.

Den nødvendige lasereffekttettheten er større enn 108W/cm2 og avhenger av materialet, skjæredybden og strålefokusposisjonen. I tilfellet med en viss tykkelse på arket, forutsatt tilstrekkelig laserkraft, begrenses den maksimale skjærehastigheten av gassstrålens hastighet.

2. Smelting og kutting.
Ved lasersmelteskjæring smeltes arbeidsstykket delvis og deretter støtes det smeltede materialet ut ved hjelp av en luftstrøm. Fordi overføringen av materialet bare skjer i flytende tilstand, kalles prosessen lasersmeltingsskjæring.

Laserstrålen kombinert med en inert skjæregass med høy renhet skyver det smeltede materialet ut av snittet uten at selve gassen skjærer seg. Laserskjæring kan oppnå høyere skjærehastigheter enn gassskjæring. Energien som kreves for gassifisering er vanligvis høyere enn energien som kreves for å smelte materialet.

Ved lasersmelteskjæring absorberes laserstrålen bare delvis. Den maksimale skjærehastigheten øker med økende lasereffekt og avtar nesten omvendt med økende arktykkelse og materialsmeltetemperatur. Ved en viss lasereffekt er den begrensende faktoren gasstrykket ved snittet og materialets varmeledningsevne.

Laserfusjonsskjæring kan produsere oksidfrie kutt for jern og titan. Laserkrafttettheten som produserer smelting, men ikke gassdannelse, er mellom 104W/cm2 og 105 W/cm2 for stålmaterialer.

3. Oksidasjonssmeltingsskjæring (laserskjæring).
Fusjonsskjæring bruker vanligvis inertgass. Hvis det i stedet brukes oksygen eller annen aktiv gass, vil materialet antennes under bestrålingen fra laserstrålen, og en voldsom kjemisk reaksjon med oksygen vil generere en annen varmekilde for å varme opp materialet ytterligere, som kalles oksidativ smelteskjæring. .

På grunn av denne effekten, for samme tykkelse av konstruksjonsstål, kan høyere kuttehastigheter oppnås med denne metoden enn fusjonsskjæring. På den annen side kan denne metoden ha dårligere kuttekvalitet enn fusjonsskjæring. I praksis gir den bredere snitt, merkbar ruhet, økt varmepåvirket sone og dårligere kantkvalitet.

Laserskjæring er ikke bra for presisjonsmodeller og skarpe hjørner (fare for å brenne de skarpe hjørnene). Termiske effekter kan begrenses ved hjelp av en pulserende laser, hvor kraften til laseren bestemmer skjærehastigheten. Ved en gitt lasereffekt er de begrensende faktorene oksygentilførselen og materialets varmeledningsevne.

4. Kontroller bruddskjæring.

For sprø materialer som lett blir skadet av varme, kalles høyhastighets og kontrollerbar skjæring ved laserstråleoppvarming kontrollert bruddskjæring. Hovedinnholdet i denne skjæreprosessen er at laserstrålen varmer opp et lite område med sprøtt materiale, noe som forårsaker store termiske gradienter og alvorlig mekanisk deformasjon i dette området, noe som resulterer i dannelse av sprekker i materialet. Laserstrålen kan rette sprekker i hvilken som helst ønsket retning så lenge en jevn varmegradient opprettholdes.