Du måste behärska dessa grundläggande kunskaper om laserskärning!

När den fokuserade laserstrålen lyser på arbetsstycket kommer bestrålningsområdet snabbt att värmas upp för att smälta eller förånga materialet. När laserstrålen penetrerar arbetsstycket börjar skärprocessen: laserstrålen rör sig längs konturlinjen medan materialet smälter. Vanligtvis används en luftstråle för att blåsa bort det smälta materialet från snittet, vilket lämnar ett smalt gap mellan skärsektionen och plåtramen, som är nästan lika bred som den fokuserade laserstrålen.
lågskärning
Flamskärning är en standardprocess som används för att skära lågkolhaltigt stål med syre som skärgas. Syre trycksätts upp till 6 bar och blåses in i snittet. Där reagerar den uppvärmda metallen med syre: den börjar brinna och oxidera. Kemiska reaktioner frigör en stor mängd energi (upp till fem gånger laserenergin) för att hjälpa laserstrålen att skära.

Figur 1: Laserstrålesmältande arbetsstycke, skärande gas som blåser bort det smälta materialet och slagg i snittet
Smältskärning
Smältskärning är en annan standardprocess som används vid skärning av metall. Den kan också användas för att skära andra smältbara material, såsom keramik.
Använd kväve eller argongas som skärgas och blås en gas med ett tryck på 2-20bar genom snittet. Argon och kväve är inerta gaser, vilket gör att de inte reagerar med den smälta metallen i snittet och bara blåser bort dem mot botten. Samtidigt kan inert gas skydda skäreggen från luftoxidation.
Tryckluftskärning
Tryckluft kan också användas för att skära tunna plåtar. Lufttryck på 5-6 bar är tillräckligt för att blåsa bort den smälta metallen i snittet. På grund av att nästan 80 % av luften är kvävgas, är tryckluftskärning i grunden ett smältande skär.
Plasmaassisterad skärning
Om parametrarna väljs på lämpligt sätt kommer plasmamoln att dyka upp i det plasmaassisterade smältskärningssnittet. Plasmamoln består av joniserad metallånga och joniserad skärgas. Plasmamolnet absorberar energin från CO2-lasern och omvandlar den till arbetsstycket, vilket kopplar mer energi till arbetsstycket, vilket resulterar i snabbare materialsmältning och snabbare skärhastighet. Därför kallas denna skärprocess även höghastighetsplasmaskärning.
Plasmamoln är faktiskt genomskinliga jämfört med solida lasrar, så plasmaassisterad smältning och skärning kan bara använda CO2-lasrar.

Förgasningsskärning
Förgasningsskärning förångar material och minimerar den termiska effekten på omgivande material så mycket som möjligt. Ovanstående effekt kan uppnås genom att använda kontinuerlig CO2-laserbehandling för att förånga material med låg värme och hög absorption, såsom tunn plastfilm, trä, papper, skum och andra icke-smältande material.
Ultrakort pulslaser gör att denna teknik kan appliceras på andra material. Fria elektroner i metaller absorberar laser och värms upp våldsamt. Laserpulsen reagerar inte med smälta partiklar och plasma, och materialet sublimeras direkt utan tid att överföra energi till det omgivande materialet i form av värme. Det finns ingen signifikant termisk effekt, smältning eller gradbildning under pikosekundpulsablation av material.

Figur 3 Förgasningsskärning: Laser orsakar materialavdunstning och förbränning, och ångans tryck gör att slaggen släpps ut från snittet
Parametrar: Justering av bearbetningsprocessen
Många parametrar påverkar laserskärningsprocessen, av vilka några beror på laserns och verktygsmaskinens tekniska prestanda, medan andra är variabla.
Polarisationsgrad
Polarisationsgrad indikerar hur stor procentandel av lasern som omvandlas. Den typiska polarisationsgraden är i allmänhet runt 90%. Detta är tillräckligt för högkvalitativ skärning.
Fokus diameter
Brännvidden påverkar snittets bredd och kan ändras genom att ändra fokuseringslinsens brännvidd. En mindre brännviddsdiameter innebär ett smalare snitt.
Fokusposition
Fokuspositionen bestämmer strålens diameter och effekttäthet på arbetsstyckets yta, såväl som formen på snittet.

Figur 4 Fokusposition: inuti arbetsstycket, på ytan av arbetsstycket och ovanför arbetsstycket
laserkraft
Laserkraften bör matcha bearbetningstyp, materialtyp och tjocklek. Effekten måste vara tillräckligt hög för att effekttätheten på arbetsstycket överstiger bearbetningströskeln.

Figur 5: Högre lasereffekt kan skära tjockare material
Arbetsläge
Kontinuerligt läge används främst för att skära standardkonturer av metall och plast i millimeter till centimeter storlekar. För att smälta perforeringar eller producera exakta konturer används lågfrekventa pulsade lasrar.
Skärhastighet
Laserkraften och skärhastigheten måste matcha varandra. För snabb eller för låg skärhastighet kan leda till ökad grovhet och bildning av grader.

Figur 6: Skärhastigheten minskar med ökande plåttjocklek
Munstycksdiameter
Munstyckets diameter bestämmer gasflödet och luftflödesformen som sprutas ut från munstycket. Ju tjockare materialet är, desto större diameter har gasstrålen, och på motsvarande sätt behöver även diametern på munstycksmynningen öka.
Gasens renhet och tryck
Syre och kväve används ofta som skärgaser. Gasens renhet och tryck påverkar skäreffekten.
Vid användning av syrgasskärning måste gasrenheten nå 99,95 %. Ju tjockare stålplåt, desto lägre gastryck används.
Vid användning av kväve för smältning och skärning måste gasrenheten nå 99,995 % (helst 99,999 %), och högre lufttryck krävs för att smälta och skära tjocka stålplåtar.
Teknisk parametertabell
I de tidiga stadierna av laserskärning var användarna tvungna att bestämma inställningen av bearbetningsparametrar genom provdrift. Nu lagras mogna bearbetningsparametrar i skärsystemets styrenhet. För varje materialtyp och tjocklek finns motsvarande data. Den tekniska parametertabellen gör att även de som inte är bekanta med denna teknik kan använda laserskärningsutrustning smidigt.
Faktorer för att utvärdera kvaliteten på laserskärning
Det finns många standarder för att bedöma kvaliteten på laserskäreggar. Standarder som grader, fördjupningar och mönster kan bestämmas med blotta ögat; Vertikalitet, grovhet och snittbredd måste mätas med hjälp av specialiserade instrument. Materialavsättning, korrosion, värmepåverkade områden och deformation är också viktiga faktorer för att mäta kvaliteten på laserskärning.

Bild 7: Bra skärning, dålig skärning. Standarder för att utvärdera kvaliteten på skärkanter
Breda utsikter
Den varaktiga framgången med laserskärning är utom räckhåll för de flesta andra bearbetningsmetoder. I framtiden kommer även tillämpningsmöjligheterna för laserskärning att bli allt bredare.