Cięcie laserowe jako bezdotykowa metoda rozcinania

Cięcie laserowe umożliwia rozcinanie materiałów metalowych i niemetalowych o różnej grubości. Podstawę stanowi promień lasera, który jest prowadzony, formowany i łączony. Gdy promień lasera trafi na przedmiot obrabiany, materiał roztapia się lub odparowuje. Pełna moc lasera skupia się przy tym w jednym punkcie, którego średnica nie przekracza zwykle pół milimetra. Jeżeli w tym punkcie skupi się większa ilość ciepła, niż może upływać w wyniku przewodności cieplnej, promień lasera całkowicie przenika materiał — tak rozpoczyna się proces cięcia. Podczas gdy przy innych metodach masywne narzędzia oddziałują na blachę ogromnymi siłami, promień lasera wykonuje swoją pracę bezdotykowo. Dzięki temu narzędzie nie ulega zużyciu, a na przedmiocie obrabianym nie powstają zniekształcenia ani uszkodzenia.

Zalety cięcia laserowego

Różnorodność materiałów

1. Laserem można bezpiecznie i nienagannie ciąć wszystkie materiały wykorzystywane powszechnie w obróbce przemysłowej — od stali przez aluminium, stal szlachetną i metale kolorowe aż do tworzyw niemetalowych, takich jak tworzywa sztuczne, szkło, drewno czy ceramika. Za pomocą tego narzędzia można ciąć blachy o bardzo zróżnicowanej grubości — od 0,5 do ponad 30 milimetrów. Tak ekstremalnie szerokie spektrum materiałów sprawia, że laser jest numerem 1 wśród narzędzi tnących do wielu zastosowań w obszarze metali i tworzyw niemetalowych.

Dowolność konturów

1. Połączony promień lasera rozgrzewa materiał tylko miejscowo, a pozostała część przedmiotu obrabianego jest minimalnie lub w ogóle nie jest obciążona termicznie. Dzięki temu szczelina cięcia jest nieznacznie szersza niż promień, co umożliwia gładkie cięcie bez zadziorów nawet złożonych, drobnych konturów. W większości przypadków nie jest wymagana czasochłonna obróbka wykańczająca. Elastyczność tej metody cięcia sprawia, że jest ona często stosowana przy małych partiach, dużej ilości wariantów i w budowie prototypów.

Wysokiej jakości krawędzie cięcia przy ultrakrótkich impulsach

2. Lasery o ultrakrótkim czasie impulsu odparowują prawie każdy materiał tak szybko, że wpływ ciepła pozostaje niedostrzegalny. W ten sposób powstają wysokiej jakości krawędzie cięcia bez nadtapiania. Dzięki temu lasery nadają się optymalnie do wytwarzania najbardziej filigranowych produktów metalowych, takich jak stenty w inżynierii biomedycznej. W branży wyświetlaczy lasery o ultrakrótkim czasie impulsu są wykorzystywane do cięcia chemicznie hartowanego szkła.

Proces cięcia laserowego

Podstawę cięcia laserowego stanowi interakcja między skupionym promieniem lasera i przedmiotem obrabianym. Aby zapewnić bezpieczny i precyzyjny przebieg tego procesu, stosowane są liczne komponenty i środki pomocnicze przy promieniu lasera i wokół niego, przedstawione na poniższej grafice.

1. Optyczny układ ogniskujący: optyka soczewkowa i zwierciadlana ogniskują promień lasera w miejscu obróbki.
2. Promień lasera: promień lasera trafia w przedmiot obrabiany i go nagrzewa, aż ulegnie on roztopieniu i odparowaniu.
3. Gaz tnący: za pomocą gazu tnącego powstający ciekły metal jest wydmuchiwany ze szczeliny cięcia. Gaz wypływa z dyszy współosiowo z promieniem lasera.
4. Wyżłobienia wskutek cięcia: podczas cięcia laserowego krawędź cięcia zyskuje typowy układ rowków. Przy niewielkiej prędkości cięcia rowki te przebiegają niemal równolegle do promienia lasera.
5. Ciekły metal: promień lasera — skupione światło lasera — jest prowadzony wzdłuż konturu i lokalnie stapia materiał.
6. Przód cięcia: na przedmiocie obrabianym — szczelina cięcia jest nieznacznie szersza niż zogniskowany promień lasera.
7. Dysza: promień lasera i gaz tnący trafiają przez dyszę tnącą w przedmiot obrabiany.
8. Kierunek cięcia: wskutek przemieszczenia głowicy tnącej lub przedmiotu obrabianego w określonym kierunku powstaje szczelina cięcia.