Виды лазерной резки
Интенсивность излучения, содержание газа, применяемого для выполнения работ, давление при обработке разных металлов, должны быть различны. Таким образом, были созданы несколько видов реза.1. Лазерно-кислородная резка.
Используемый в этом виде обработки кислород - это режущий газ. В процессе взаимодействия с горючим металлом происходит экзотическая реакция на окисление. А окислы, образованные в этом же процессе, мгновенным образом выдуваются кислородной струей.
Особенностями выполнения работ с использованием этого вида лазерного реза является скорость работы, диаметр фокусируемого луча, влияющие на длину реза. Диаметр луча одновременно меньше диаметра кислородной струи. Рез возникает уже при увеличении скорости, уменьшении толщины заготовок. Разрез минимальная ширина чуть меньше 100 мм. Есть обратная связь между давлением кислорода и толщиной материала – давление увеличивается при уменьшении толщины металла.
В процессе разрезания тонкого листа давление достигает 3-4 атм, а если толщина листа увеличивается до 25 мм, то она становится примерно 0.3 мм. Струя образуется зазором между срезом сопла. Его размер будет зависеть от толщины металла, который обрабатывается. Размер зазора может быть от 0.5 мм для тонких листов до 3.5 мм для тонких металлов толщиной 2–5 см. Максимальную толщину стальных листов, разрезаемых лазером 6кВт, можно считать 3см. При такой толщине скорость процесса минимальная, примерно 0,5 м/мин. Если продолжается уменьшение скорости работы, то качество обработки еще более быстро падает.
2. Кислородная резка с поддержкой лазерным лучом (LASOX).
Для работ с листами стали большой толщины имеется смысл применять широко распространенную технологию, когда лазерный луч греет поверхности металла до температуры +1 000 °С, а затем ведет струю кислорода, режущую металл с высокой скоростью. Применение этого метода позволяет значительно увеличить глубину резки, если сравнить ее с простой лазерно-кислородной резкой.
Сверхзвуковые кислородные струи формируются большими давлениями, достигающими 6-10 атм. Рез обладает шириной, равной диаметру кислородной струи, ≥ 3 мм. Расстояние между срезом сопла и поверхностью должно составлять около 7 мм. При этом скорость реза снижается до 0.2 м/мин. Скорость работы с использованием представленной технологии значительно уменьшается в сравнении с лазерно-кислородной резкой. Но толщина обработанного металла составляет 10 см.
3. Лазерная резка в инертном газе.
Если невозможно допустить окисление краев обработанного металла, хорошо работает лазерная резка в инертных газах. Подходит для металлов типа титана, нержавеющей стали, алюминиевых сплавов. Эта технология не предполагает применения дополнительного нагревательного источника, что снижает эффективность раскрытия металлов.
Скорость выполнения работ в инертной среде, например аргоном, используемым при резке титанового листа или азотом, используемым в других случаях довольно низкая. Давление режущего газа должно превышать 10 атм. Диаметр сопла зависит от ширины листка обработанного металла. И соответственно он влияет на количество применяемого газа и увеличивает его количество. Что скажется на цене на резку.
4. Лазерное термораскалывание стекла.
Эта технология отлично работает при резке хрупкого и ломающегося материала, например стекла. Лазерный луч неравномерно подогревает материал, а потом инертный газ работает как охлаждение. В результате возникает трещина. Направление ее движения можно контролировать путем перемещения источника тепла по поверхности материалов. Результат работы гладкий ровный рельеф.
5. Сублимационная резка (испарительная лазерная).
При необходимости снижения тепловых воздействий на поверхность применяется технология сублимации. Основным ее приложением является микротехнология. Интенсивность лазерного излучения для этого вида резки очень высока. Рассмотрим как работает лазерный станок. Если коротко, то устройство действует на импульсах пикосекундной и наносекундной длительности, т.е. очень коротких. Волны излучения имеют длину менее 1 мкм. Для этого излучения используются эксимерные и твердотельные лазеры и те, которые работают на парах металла. КПД подобных процессов минимальны.
Таким образом, лазерно-кислородная технология - самый распространенный и стандартный вид резки материала. Остальные типы имеют специфический характер, они решают различные проблемы.