Musíte ovládať tieto základné znalosti laserového rezania!

Keď zaostrený laserový lúč svieti na obrobok, ožarovaná oblasť sa rýchlo zahreje, aby sa materiál roztavil alebo odparil. Akonáhle laserový lúč prenikne do obrobku, začína sa proces rezania: laserový lúč sa pohybuje pozdĺž obrysovej čiary a súčasne taví materiál. Zvyčajne sa na odfúknutie roztaveného materiálu z rezu používa prúd vzduchu, pričom medzi reznou časťou a rámom dosky zostáva úzka medzera, ktorá je takmer taká široká ako zaostrený laserový lúč.
rezanie plameňom
Rezanie plameňom je štandardný proces používaný na rezanie nízkouhlíkovej ocele s použitím kyslíka ako rezného plynu. Kyslík je natlakovaný až na 6 barov a vháňaný do rezu. Tam zahriaty kov reaguje s kyslíkom: začína horieť a oxidovať. Chemické reakcie uvoľňujú veľké množstvo energie (až päťnásobok energie lasera), čo pomáha laserovému lúču pri rezaní.

Obrázok 1: Laserový lúč taviaci obrobok, rezný plyn odfukujúci roztavený materiál a trosku v reze
Rezanie tavením
Rezanie tavením je ďalší štandardný proces používaný pri rezaní kovu. Môže sa použiť aj na rezanie iných taviteľných materiálov, ako je keramika.
Ako rezací plyn použite dusík alebo argón a cez rez prefúknite plyn s tlakom 2-20 barov. Argón a dusík sú inertné plyny, čo znamená, že nereagujú s roztaveným kovom v reze a iba ich odfukujú smerom ku dnu. Medzitým môže inertný plyn chrániť reznú hranu pred oxidáciou vzduchom.
Rezanie stlačeným vzduchom
Na rezanie tenkých plechov je možné použiť aj stlačený vzduch. Tlak vzduchu 5-6 bar je dostatočný na odfúknutie roztaveného kovu v reze. Vzhľadom na to, že takmer 80 % vzduchu tvorí dusík, je rezanie stlačeným vzduchom v podstate tavným rezaním.
Rezanie s pomocou plazmy
Ak sa parametre zvolia vhodne, v reze s plazmovým tavením sa objavia oblaky plazmy. Plazmové oblaky sa skladajú z ionizovaných kovových pár a ionizovaného rezného plynu. Plazmový oblak absorbuje energiu CO2 lasera a premieňa ju na obrobok, čím spája viac energie s obrobkom, čo má za následok rýchlejšie tavenie materiálu a vyššiu rýchlosť rezania. Preto sa tento proces rezania nazýva aj vysokorýchlostné rezanie plazmou.
Plazmové oblaky sú v skutočnosti priehľadné v porovnaní s pevnými lasermi, takže tavenie a rezanie pomocou plazmy môže používať iba CO2 lasery.

Rezanie splyňovaním
Rezanie splyňovaním odparuje materiály a čo najviac minimalizuje tepelné pôsobenie na okolité materiály. Vyššie uvedený efekt možno dosiahnuť použitím kontinuálneho spracovania CO2 laserom na odparovanie materiálov s nízkym teplom a vysokou absorpciou, ako sú tenké plastové fólie, drevo, papier, pena a iné netaviace sa materiály.
Ultra krátky pulzný laser umožňuje túto technológiu aplikovať aj na iné materiály. Voľné elektróny v kovoch absorbujú laser a prudko sa zahrievajú. Laserový impulz nereaguje s roztavenými časticami a plazmou a materiál priamo bez času sublimuje, aby odovzdal energiu okolitému materiálu vo forme tepla. Počas pikosekundovej pulznej ablácie materiálov nedochádza k žiadnemu významnému tepelnému efektu, taveniu alebo tvorbe otrepov.

Obrázok 3 Rezanie splyňovaním: Laser spôsobuje odparovanie materiálu a spaľovanie a tlak pary spôsobuje, že troska sa vypúšťa z rezu
Parametre: Úprava procesu obrábania
Proces rezania laserom ovplyvňuje mnoho parametrov, z ktorých niektoré závisia od technického výkonu lasera a obrábacieho stroja, zatiaľ čo iné sú variabilné.
Stupeň polarizácie
Stupeň polarizácie udáva, aké percento lasera sa premení. Typický stupeň polarizácie je vo všeobecnosti okolo 90 %. To je dostatočné na kvalitné rezanie.
Priemer ohniska
Ohniskový priemer ovplyvňuje šírku rezu a možno ho zmeniť zmenou ohniskovej vzdialenosti zaostrovacej šošovky. Menší ohniskový priemer znamená užší rez.
Poloha zaostrenia
Poloha ohniska určuje priemer lúča a hustotu výkonu na povrchu obrobku, ako aj tvar rezu.

Obrázok 4 Poloha zaostrenia: vo vnútri obrobku, na povrchu obrobku a nad obrobkom
výkon lasera
Výkon lasera by mal zodpovedať typu spracovania, typu materiálu a hrúbke. Výkon musí byť dostatočne vysoký, aby hustota výkonu na obrobku prekročila prah spracovania.

Obrázok 5: Vyšší výkon lasera môže rezať hrubšie materiály
Pracovný režim
Kontinuálny režim sa používa hlavne na rezanie štandardných kontúr kovu a plastu v milimetrových až centimetrových veľkostiach. Na roztavenie perforácií alebo výrobu presných kontúr sa používajú nízkofrekvenčné pulzné lasery.
Rýchlosť rezania
Výkon lasera a rýchlosť rezania sa musia navzájom zhodovať. Príliš vysoká alebo príliš pomalá rýchlosť rezania môže viesť k zvýšeniu drsnosti a tvorbe otrepov.

Obrázok 6: Rýchlosť rezania klesá so zvyšujúcou sa hrúbkou plechu
Priemer dýzy
Priemer dýzy určuje rýchlosť prúdenia plynu a tvar prúdu vzduchu vystrekovaného z dýzy. Čím je materiál hrubší, tým väčší je priemer prúdu plynu a zodpovedajúcim spôsobom sa musí zväčšiť aj priemer ústia dýzy.
Čistota a tlak plynu
Ako rezné plyny sa často používajú kyslík a dusík. Čistota a tlak plynu ovplyvňujú rezný efekt.
Pri použití rezania kyslíkovým plameňom musí čistota plynu dosiahnuť 99,95 %. Čím je oceľový plech hrubší, tým nižší je tlak plynu.
Pri použití dusíka na tavenie a rezanie musí čistota plynu dosiahnuť 99,995 % (ideálne 99,999 %) a na tavenie a rezanie hrubých oceľových plechov je potrebný vyšší tlak vzduchu.
Tabuľka technických parametrov
V počiatočných fázach rezania laserom museli používatelia určiť nastavenie parametrov spracovania skúšobnou prevádzkou. Teraz sú zrelé parametre spracovania uložené v riadiacom zariadení rezacieho systému. Pre každý typ materiálu a hrúbku existujú zodpovedajúce údaje. Tabuľka technických parametrov umožňuje bezproblémovú obsluhu laserového rezacieho zariadenia aj tým, ktorí túto technológiu nepoznajú.
Faktory hodnotenia kvality rezania laserom
Existuje mnoho noriem na posudzovanie kvality rezných hrán laserom. Normy, ako sú otrepy, priehlbiny a vzory, sa dajú určiť voľným okom; Vertikálnosť, drsnosť a šírku rezu je potrebné merať pomocou špeciálnych prístrojov. Usadzovanie materiálu, korózia, tepelne ovplyvnené oblasti a deformácia sú tiež dôležitými faktormi pri meraní kvality rezania laserom.

Obrázok 7: Dobrý rez, zlý rez. Normy na hodnotenie kvality rezaných hrán
Široké vyhliadky
Trvalý úspech rezania laserom je mimo dosahu väčšiny ostatných metód spracovania. V budúcnosti budú možnosti použitia laserového rezania tiež čoraz širšie.