Лазерная резка

Лазерная резка — это очень высокая технология резки металла лазером высокой мощности. Этот способ успешно применяется на промышленных производственных линиях. Лазерный луч обеспечивает высокую концентрацию энергии, благодаря которой можно разрезать почти все материалы, с разными тепловыми и физическими свойствами. Процесс работы управляется компьютером. Во время лазерной резки разрезаемый материал плавится, возгорается, испаряется или выдувается струей газа и при этом можно получать очень узкие места реза и минимальную площадь воздействия термического влияния. Механическое воздействие на материал практически отсутствует, а соответственно если есть какие-либо деформации, то они минимальные, как в процессе резки, так и после остывания. Благодаря этому лазерную резку используют для легкодеформируемых, нежестких деталей и при этом сохранять качество реза. Высокая степень автоматизации позволяет осуществлять резку сложных контуров.

Лазерная резка металла производит сквозной прожиг металла лучом лазера. Для этого используют различные установки на основе волоконных лазеров, твердотельных и газовых СО2-лазеров, которые могут работать в непрерывном режиме и в импульсно-периодическом. Такой способ резки достаточно дорогой, поэтому он применяется только тогда, когда другие способы будут трудоемкими или невозможными. Металлы с низкой теплопроводностью обрабатываются лучше всего, потому что энергия лазера концентрируется в меньшей площади металла.

В процессе работы лазерной резкой металла луч нагревает металл до его плавления, затем после дальнейшего поглощения излучения, происходит более глубокое плавление металла, при этом температура нагрева увеличивается и наступает температура разрушения — кипения, при которой металл испаряется. Но при испарении металла происходят высокие энергетические затраты и применяется только для очень тонкого металла. Поэтому, в основном применяют резку металла плавлением, при котором применяется вспомогательный газ, который вводится в зону реза для удаления производных разрушения металла. Часто таким вспомогательным газом может служить инертный газ или азот, а также кислород, воздух.

Кислород при лазерной резке металла выполняет несколько задач, а именно:

• вначале вызывает предварительное окисление металла, уменьшая его способность отражать лазерное излучение;
• воспламеняясь, металл горит в струе кислорода и увеличивает дополнительную теплоту, производящее более сильное лазерное излучение;
• струя кислорода уносит расплавленный металл из зоны резки.

Во время лазерной резки металла в общий объем тепла может вноситься теплота реакции горения металла и этим механизмом пользуются тогда, когда металл подвержен воспламенению и горению ниже его точки плавления — это применяется к низкоуглеродистой стали, титану. Для того чтобы разрезать легированные и высокоуглеродистые стали, а также алюминий, медь и другой металл, выбирают функцию, чтобы металл не горел, а плавился и струя газа выдувала жидкий металл.

При лазерной резке твердотельным лазером используется лампа накачки и активное тело, стержень из рубина. Лампа накачки вызывает сильные световые вспышки, чтобы активировать атомы активного тела. По торцам этого тела имеются зеркала, немного прозрачное и отражающее. В процессе многократных отражений внутри активного тела, лазерный луч усиливается и выходит через прозрачное зеркало. В газовых лазерах применяют смесь углекислого газа, азота и гелия, и это служит активным телом в устройстве.