A lézert először az 1970-es években használták visszavágásra. A modern ipari termelésben a lézervágást széles körben alkalmazzák fémlemez, műanyag, üveg, kerámia, félvezető, textil, fa és papír megmunkálásánál.
A következő években a lézervágás alkalmazása a precíziós megmunkálás és a mikromegmunkálás területén is jelentős növekedést fog elérni.
lézeres vágás
Amikor egy fókuszált lézersugarat rávilágítanak egy munkadarabra, a besugárzott terület drámaian felmelegszik, és megolvad vagy elpárolog az anyag. Amint a lézersugár behatol a munkadarabba, megkezdődik a vágási folyamat: A lézersugár a kontúr mentén mozog, miközben megolvasztja az anyagot. Általában légsugarat használnak az olvadék elfújására a vágásról, így a vágott rész és a lemeztartó között keskeny rés marad, amely majdnem olyan széles, mint a fókuszált lézersugár.
Lángvágás
Az oxigénes vágás egy szabványos eljárás lágyacél vágására, vágógázként oxigént használva. 6 bar nyomású oxigént fújnak a bemetszésbe. Ott a felhevült fém reakcióba lép az oxigénnel: megindul az égés és az oxidáció. A kémiai reakció során nagy mennyiségű energia szabadul fel (akár ötszöröse a lézer teljesítményének), hogy segítse a lézersugarat a vágásban.
kép
1. ábra A lézersugár megolvasztja a munkadarabot, és a vágógáz elfújja az olvadt anyagot és a salakot a bevágásban
Olvadékvágás
A fúziós vágás egy másik szabványos eljárás, amelyet fém vágásakor használnak. Más olvadó anyagok, például kerámiák vágására is használható.
Vágógázként nitrogént vagy argont használnak, és a 2-20 bar nyomású gázt átfújják a bemetszésen. Az argon és a nitrogén inert gázok, ami azt jelenti, hogy nem reagálnak a bemetszésben lévő megolvadt fémmel, csak elfújják az alja felé. Ugyanakkor az inert gáz megvédheti a vágóélt a levegő általi oxidációtól.
sűrített levegős vágás
A sűrített levegővel vékony lemezeket is lehet vágni. A 5-6 bar nyomású levegő elegendő ahhoz, hogy az olvadt fémet kifújja a vágásból. Mivel a levegő közel 80 százaléka nitrogén, a sűrített levegős vágás alapvetően fúziós vágás.
plazmával segített vágás
Ha a paramétereket megfelelően választjuk meg, egy plazmafelhő jelenik meg a plazma-asszisztált olvasztó vágórésben. A plazmafelhő ionizált fémgőzből és ionizált vágógázból áll. A plazmafelhő elnyeli a CO2 lézer energiáját és átadja azt a munkadarabnak, így több energia kapcsolódik a munkadarabhoz, és az anyag gyorsabban megolvad, ami gyorsabb vágási sebességet eredményez. Ezért ezt a vágási folyamatot nagysebességű plazmavágásnak is nevezik.
A plazmafelhők gyakorlatilag átlátszóak a szilárdtestlézerek számára, így csak CO2 lézerek használhatók plazmával segített olvasztásra.
kép
elgázosító vágás
Az elgázosító vágás elpárologtatja az anyagot, minimalizálva a környező anyagokra gyakorolt hőhatást. Ez úgy érhető el, hogy az alacsony hőmérsékletű, nagy nedvszívóképességű anyagokat, például vékony műanyag fóliákat, valamint nem olvadó anyagokat, mint például fa, papír, hab stb., elpárologtatják folyamatos CO2 lézeres feldolgozás segítségével.
Az ultrarövid impulzusú lézerek lehetővé teszik, hogy ezt a technikát más anyagokon is alkalmazzák. A fémben lévő szabad elektronok elnyelik a lézerfényt és hevesen felmelegszenek. A lézerimpulzusok nem reagálnak az olvadt részecskékkel és a plazmával, az anyag pedig közvetlenül szublimál, így nincs idő arra, hogy hő formájában energiát adjon át a környező anyagoknak. A pikoszekundumos impulzusok jelentős hőhatások, olvadás és sorjaképződés nélkül eltávolítják az anyagot.
kép
3. ábra Elgázosító vágás: A lézer elpárologtatja és elégeti az anyagot. A gőz nyomása hatására a salak kiürül a bevágásból
Paraméterek: A megmunkálási folyamat beállítása
Számos paraméter befolyásolja a lézeres vágási folyamatot, amelyek egy része a lézer és a szerszámgép műszaki teljesítményétől függ, míg mások változnak.
polarizáció foka
A polarizáció mértéke azt jelzi, hogy a lézerfény hány százaléka alakul át. A polarizáció tipikus foka 90 százalék körül van. Ez több mint elég egy jó minőségű vágáshoz.
fókuszátmérő
A fókuszátmérő befolyásolja a bevágás szélességét, a fókuszátmérő pedig a fókuszáló tükör gyújtótávolságának változtatásával módosítható. A kisebb fókuszátmérő szűkebb bemetszést jelent.
fókusz pozíció
A fókuszpozíció határozza meg a nyaláb átmérőjét és teljesítménysűrűségét a munkadarab felületén, valamint a bemetszés alakját.
kép
4. ábra Fókuszhelyzet: a munkadarabon belül, a munkadarab felületén és a munkadarab felett
lézer teljesítmény
A lézer teljesítményének meg kell egyeznie a feldolgozás típusával, az anyag típusával és vastagságával. A teljesítménynek elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy a munkadarab teljesítménysűrűsége meghaladja a megmunkálási küszöböt.
kép
5. ábra A nagyobb lézerteljesítmény vastagabb anyagokat is vághat
Üzemmód
A folyamatos üzemmódot főként szabványos fém- és műanyagprofilok vágására használják millimétertől centiméterig terjedő méretben. A perforációk olvasztásához vagy a precíz kontúrok létrehozásához alacsony frekvenciájú impulzuslézereket használnak.
vágási sebesség
A lézerteljesítménynek és a vágási sebességnek meg kell egyeznie egymással. A túl gyors vagy túl lassú vágási sebesség fokozott érdességhez és sorjaképződéshez vezet.
kép
6. ábra A vágási sebesség a lap vastagságának növekedésével csökken
Fúvóka átmérője
A fúvóka átmérője határozza meg a fúvókából kiáramló gáz áramlási sebességét és alakját. Minél vastagabb az anyag, annál nagyobb a gázsugár átmérője és ennek megfelelően a fúvókanyílás átmérője.
Gáztisztaság és légnyomás
Az oxigént és a nitrogént gyakran használják vágógázként. A gáz tisztasága és nyomása befolyásolja a vágási hatást.
Oxi-üzemanyaggal történő vágáshoz 99,95 százalékos gáztisztaság szükséges. Minél vastagabb az acéllemez, annál alacsonyabb a használt gáznyomás.
A nitrogénnel történő fúziós vágáshoz 99,995 százalékos (ideális esetben 99,999 százalékos) gáztisztaság szükséges, és nagyobb gáznyomás szükséges a vastagabb acéllemezek olvasztásához.
Műszaki adatlap
A lézeres vágás kezdeti napjaiban a felhasználóknak próbaüzem segítségével maguknak kellett eldönteniük a feldolgozási paraméterek beállítását. A jól bevált feldolgozási paraméterek most a vágórendszer vezérlőegységében tárolódnak. Minden anyagtípushoz és vastagsághoz megvannak a megfelelő adatok. A műszaki adatlap lehetővé teszi a lézervágó berendezések zavartalan működését azok számára is, akik nem ismerik ezt a technológiát.
Lézeres vágás minőségértékelési tényezői
A lézeres vágott él minőségének megítéléséhez sok szempont létezik. Az olyan szabványok, mint a sorjaforma, a depresszió és a textúra, szabad szemmel is megítélhetők; a függőlegességet, az érdességet és a bemetszés szélességét stb. speciális műszerekkel kell mérni. Az anyaglerakódás, a korrózió, a hőhatászóna és a deformáció szintén fontos tényezők a lézervágás minőségének mérésére.
