Dzień: 25 lutego 2022

Podstawy teoretyczne cięcia laserowego metali

W nowoczesnej produkcji przemysłowej, wycinanie laserowe (https://ciecielaser.pl/wycinanie-laserowe-rur-i-profili/) jest szerzej stosowane w obróbce blach, tworzyw sztucznych, szkła, ceramiki, półprzewodników i materiałów takich jak tekstylia, drewno i papier. Zastosowanie cięcia laserowego w obróbce precyzyjnej i mikroobróbce również odnotuje znaczny wzrost w ciągu najbliższych kilku lat.

Jak działa cięcie laserowe?

Kiedy skupiona wiązka lasera uderza w obrabiany przedmiot, napromieniowany obszar gwałtownie się nagrzewa, topiąc lub odparowując materiał. Po wniknięciu promienia lasera w obrabiany przedmiot rozpoczyna się proces cięcia: promień lasera przesuwa się wzdłuż konturu i topi materiał. Zazwyczaj strumień wody jest używany do usuwania stopionego materiału z cięcia, pozostawiając wąską szczelinę między frezem a ramą. Uzyskuje się wąskie spoiny o prawie takiej samej szerokości jak zogniskowana wiązka laserowa.

Cięcie gazowe

Cięcie gazowe jest standardową techniką stosowaną do cięcia stali miękkiej. Jako gaz tnący stosowany jest tlen. Przed wdmuchiwaniem do cięcia ciśnienie tlenu jest podnoszone do 6 barów. Tam rozgrzany metal reaguje z tlenem: zaczyna się palić i utleniać. W wyniku reakcji chemicznej uwalniana jest duża ilość energii (pięciokrotnie większa od energii lasera).

Wycinanie modułowe

Cięcie termojądrowe jest kolejnym standardowym procesem stosowanym w cięciu metali i może być również stosowane do cięcia innych materiałów topliwych, takich jak ceramika. Jako gazu tnącego używa się azotu lub argonu, a przez cięcie wdmuchiwane jest powietrze pod ciśnieniem od 2 do 20 barów.

Argon i azot są gazami obojętnymi, co oznacza, że nie wchodzą w reakcję z roztopionym metalem w nacięciu, lecz po prostu wydmuchują go na dno. Gaz obojętny może natomiast chronić krawędź skrawającą przed utlenianiem przez powietrze.

Cięcie sprężonym powietrzem

Sprężone powietrze może być również wykorzystywane do cięcia cienkich blach. Zwiększone ciśnienie powietrza od 5 do 6 barów jest wystarczające do wydmuchania stopionego metalu z cięcia. Ponieważ prawie 80% powietrza stanowi azot, cięcie sprężonym powietrzem jest w zasadzie cięciem termojądrowym.

Cięcie plazmowe

Moc lasera powinna być dostosowana do rodzaju obróbki oraz rodzaju i grubości materiału. Jeśli parametry zostały dobrane prawidłowo, podczas spawania plazmowego w miejscu cięcia pojawiają się obłoki plazmy. Chmura plazmy składa się ze zjonizowanych oparów metalu i zjonizowanego gazu tnącego. Chmura plazmy pochłania energię lasera CO2 i przenosi ją na obrabiany przedmiot, co pozwala na przyłączenie większej ilości energii do przedmiotu obrabianego, co powoduje szybsze topienie metalu i przyspiesza proces cięcia.

Dlatego też proces cięcia nazywany jest również szybkim cięciem plazmowym. Chmura plazmy jest właściwie przezroczysta dla lasera stałego, dlatego cięcie plazmowe może być stosowane tylko przy cięciu laserem CO2.