Do naświetlania ciętego materiału wykorzystuje się wiązkę lasera o dużej gęstości, dzięki czemu materiał szybko nagrzewa się do temperatury parowania i odparowuje, tworząc dziury. Gdy wiązka przemieszcza się po materiale, otwory w sposób ciągły tworzą szczeliny tnące o bardzo małej szerokości (np. około 0,1 mm).
Ponieważ nie ma kosztów obróbki narzędzi, urządzenia do cięcia laserowego nadają się również do produkcji małych partii części o różnych rozmiarach, których wcześniej nie można było obrobić. W sprzęcie do cięcia laserowego często wykorzystuje się sprzęt CNC (komputerowa technologia sterowania numerycznego). Urządzenie może odbierać dane dotyczące cięcia ze stacji roboczej do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) za pośrednictwem linii telefonicznej.
Klasyfikacja
Cięcie laserowe można podzielić na cztery kategorie: laserowe cięcie parowe, cięcie laserowe, laserowe cięcie tlenowe oraz trasowanie laserowe i kontrolowane pękanie.
1. Cięcie laserowe parą
Do nagrzewania przedmiotu obrabianego stosuje się wiązkę lasera o dużej gęstości energii, co powoduje gwałtowny wzrost temperatury i osiągnięcie w bardzo krótkim czasie punktu wrzenia materiału, a materiał zaczyna parować i tworzyć parę. Opary te są emitowane z bardzo dużą prędkością i jednocześnie z emisją oparów na materiale powstają nacięcia. Ciepło parowania materiału jest na ogół bardzo duże, dlatego laserowe cięcie parowe wymaga dużej mocy i gęstości mocy.
Laserowe cięcie parowe stosowane jest głównie do cięcia bardzo cienkich materiałów metalowych i niemetalowych (takich jak papier, tkanina, drewno, plastik i guma itp.).
2. Cięcie laserowe
Podczas cięcia laserowego materiał metalowy topi się poprzez ogrzewanie laserowe. Następnie nieutleniający gaz (Ar, He, N itp.) jest rozpylany przez dyszę współosiową z wiązką, wykorzystując silne ciśnienie gazu do wyrzucenia ciekłego metalu w celu utworzenia cięcia. Cięcie laserowe nie wymaga całkowitego odparowania metalu, a wymagana energia stanowi jedynie 1/10 cięcia przez odparowanie.
Cięcie laserowe stosowane jest głównie do cięcia niektórych materiałów trudnych do utlenienia lub metali aktywnych, takich jak stal nierdzewna, tytan, aluminium i ich stopy.
3. Laserowe cięcie tlenowe
Zasada cięcia laserowego tlenem jest podobna do cięcia tlenowo-acetylenowego. Wykorzystuje laser jako źródło ciepła do wstępnego podgrzewania i gaz aktywny, taki jak tlen, jako gaz tnący. Z jednej strony wtryskiwany gaz oddziałuje z metalem skrawającym, wywołując reakcję utleniania i uwalniając dużą ilość ciepła utleniania; z drugiej strony stopiony tlenek i stop są wydmuchiwane ze strefy reakcji, tworząc cięty metal. Ponieważ reakcja utleniania generuje dużą ilość ciepła podczas procesu cięcia, zapotrzebowanie na energię do laserowego cięcia tlenowego jest tylko o połowę mniejsze niż w przypadku cięcia termojądrowego, a prędkość cięcia jest znacznie większa niż w przypadku laserowego cięcia parowego i cięcia termojądrowego. Laserowe cięcie tlenowe stosuje się głównie do łatwo utlenionych materiałów metalowych, takich jak stal węglowa, stal tytanowa i stal ulepszana cieplnie.
4. Trasowanie laserowe i kontrolowane złamanie
Podczas trasowania laserowego laser o dużej gęstości energii skanuje powierzchnię kruchego materiału, powodując nagrzewanie się materiału i odparowywanie, tworząc mały rowek. Następnie wywiera się pewien nacisk i kruchy materiał pęka wzdłuż małego rowka. Lasery używane do trasowania laserowego to zazwyczaj lasery Q-switch i lasery CO2.
Kontrolowane pękanie wykorzystuje stromy rozkład temperatury wytworzony przez trasowanie laserowe do generowania lokalnych naprężeń termicznych w kruchym materiale, powodując pękanie materiału wzdłuż małych rowków.
Cechy
W porównaniu z innymi procesami cięcia termicznego, cięcie laserowe charakteryzuje się ogólnie dużą szybkością cięcia i wysoką jakością. Konkretne podsumowanie jest następujące.
⑴ Dobra jakość cięcia
Ze względu na małą plamkę lasera, wysoką gęstość energii i dużą prędkość cięcia, cięcie laserowe pozwala uzyskać lepszą jakość cięcia.
Cięcie laserowe jest wąskie, obie strony szczeliny są równoległe i prostopadłe do powierzchni, a dokładność wymiarowa wyciętych części może być
