Jotain perustietoa laserleikkauksesta

Jo 1970-luvulla laseria käytettiin ensimmäisen kerran leikkaukseen. Nykyaikaisessa teollisessa tuotannossa laserleikkausta käytetään laajemmin metallilevyn, muovin, lasin, keramiikan, puolijohteiden, tekstiilien, puun ja paperimateriaalien käsittelyssä.

Laserleikkaus

Kun kohdistettu lasersäde paistaa työkappaleeseen, valaistu alue lämpenee voimakkaasti ja sulattaa tai höyrystää materiaalin. Kun lasersäde tunkeutuu työkappaleeseen, leikkausprosessi alkaa: lasersäde liikkuu ääriviivoja pitkin materiaalia sulattaessa. Suihkuvirtausta käytetään yleensä sulan puhaltamiseen pois leikkauksesta, jolloin leikatun osan ja kehyksen väliin jää lähes yhtä leveä rako kuin kohdistettu lasersäde.

Liekkileikkaus

Polttoleikkaus on tavallinen prosessi vähähiilisen teräksen leikkaamiseen, jossa käytetään happea leikkauskaasuna. Happi paineistetaan 6 bariin ja puhalletaan viilloon. Siellä kuumennettu metalli reagoi hapen kanssa: se alkaa palaa ja hapettua. Kemiallinen reaktio vapauttaa suuren määrän energiaa (jopa viisi kertaa laserin energiaa) auttamaan lasersädettä leikkaamisessa.

Fuusioleikkaus

Sulatusleikkaus on toinen standardiprosessi, jota käytetään metallin leikkaamiseen. Sitä voidaan käyttää myös muiden sulavien materiaalien, kuten keramiikan, leikkaamiseen.

Leikkauskaasuna käytetään typpeä tai argonkaasua, ja 2-20 barin kaasunpaine puhalletaan viillon läpi. Argon ja typpi ovat inerttejä kaasuja, mikä tarkoittaa, että ne eivät reagoi leikkauksessa olevan sulan metallin kanssa, vaan puhaltavat sen pois pohjaa kohti. Samalla inertti kaasu voi suojata leikkuuterää ilman hapettumiselta.

Paineilmaleikkaus

Paineilmaa voidaan käyttää myös metallilevyn leikkaamiseen. Ilmanpaine 5-6 bariin riittää puhaltamaan pois viillosta sulan metallin. Koska ilmasta lähes 80 % on typpeä, on paineilmaleikkaus pohjimmiltaan sulatusleikkausta.

Plasmaavusteinen leikkaus

Jos parametrit on valittu oikein, plasma-avusteisessa sulamisleikkausviilossa näkyy plasmapilviä. Plasmapilvi koostuu ionisoidusta metallihöyrystä ja ionisoidusta leikkauskaasusta. Plasmapilvi absorboi CO2-laserin energiaa ja muuntaa sen työkappaleeksi, jolloin työkappaleeseen kytkeytyy enemmän energiaa ja materiaali sulaa nopeammin, mikä johtaa nopeampaan leikkaukseen. Siksi tätä leikkausprosessia kutsutaan myös nopeaksi plasmaleikkaukseksi.

Plasmapilvet ovat itse asiassa läpinäkyviä kiinteisiin lasereihin verrattuna, joten plasma-avusteinen sulatusleikkaus voidaan tehdä vain CO2-lasereilla.

Kaasutusleikkaus

Kaasutusleikkaus höyrystää materiaalin ja minimoi lämpövaikutuksen ympäröivään materiaaliin. Tämä voidaan saavuttaa käyttämällä jatkuvatoimisia CO2-lasereita prosessoimaan materiaaleja, joilla on alhainen lämpöhaihtuminen ja korkea absorptio, kuten ohuita muovikalvoja ja sulamattomia materiaaleja, kuten puuta, paperia ja vaahtoa.

Ultralyhyiden pulssilaserien avulla tekniikkaa voidaan soveltaa muihin materiaaleihin. Metallin vapaat elektronit absorboivat laserin ja kuumenevat voimakkaasti. Laserpulssit eivät reagoi sulien hiukkasten ja plasman kanssa, ja materiaali sublimoituu suoraan, jolloin ei jää aikaa siirtää energiaa lämmön muodossa ympäröivään materiaaliin. Ei ole selvää lämpövaikutusta, kun pikosekundin pulssi poistaa materiaalin, ei sulamista ja purse muodostumista.

Parametrit: Säädä prosessia

Laserleikkausprosessiin vaikuttavat monet parametrit, joista osa riippuu laserin ja työstökoneen teknisestä suorituskyvystä, kun taas toiset ovat vaihtelevia.

Polarisaatioaste

Polarisaatioaste ilmaisee, kuinka monta prosenttia laservalosta on muunnettu. Tyypillinen polarisaatioaste on noin 90 %. Tämä riittää laadukkaaseen leikkaukseen.

Polttopisteen halkaisija

Polttovälin halkaisija vaikuttaa viillon leveyteen ja sitä voidaan muuttaa muuttamalla tarkennuspeilin polttoväliä. Pienempi polttohalkaisija tarkoittaa kapeampaa viiltoa.

Tarkennusasento

Tarkennusasento määrittää säteen halkaisijan ja tehotiheyden työkappaleen pinnalla sekä viillon muodon.

Laser teho

Laserteho on sovitettava käsittelyn tyyppiin, materiaalin tyyppiin ja paksuuteen. Tehon on oltava riittävän suuri, jotta työkappaleen tehotiheys ylittää koneistuskynnyksen.

Työtila

Jatkuvaa tilaa käytetään pääasiassa koneistettujen materiaalien standardiprofiilien leikkaamiseen millimetristä senttimetriin. Rei'ityksen sulattamiseksi tai tarkan profiilin tuottamiseksi käytetään matalataajuista pulssilaseria.

Leikkausnopeus

Lasertehon ja leikkausnopeuden on vastattava toisiaan. Liian nopea tai hidas leikkaaminen lisää karheutta ja jäysteen muodostumista.

Suuttimen halkaisija

Suuttimen halkaisija määrää suuttimesta ulos virtaavan kaasun virtausnopeuden ja muodon. Mitä paksumpi materiaali, sitä suurempi on kaasusuihkun halkaisija ja vastaavasti myös suuttimen aukon halkaisijaa tulee suurentaa.

Kaasun puhtaus ja paine

Happea ja typpeä käytetään usein leikkauskaasuina. Kaasun puhtaus ja paine vaikuttavat leikkaustehoon.

Käytettäessä happiliekkileikkausta kaasun puhtauden tulee olla 99,95 %. Mitä paksumpi teräslevy on, sitä alhaisempi on käytetty kaasunpaine.

Typpisulaleikkausta käytettäessä kaasun puhtauden tulee saavuttaa 99,995 % (mieluiten 99,999 %), ja paksuja teräslevyjä sulatettaessa ja leikattaessa tarvitaan korkeampaa ilmanpainetta.

Teknisten parametrien luettelo

Laserleikkauksen alkuvaiheessa käyttäjien on itse määritettävä prosessointiparametrien asetukset koeajoilla. Kypsät koneistusparametrit on nyt tallennettu leikkausjärjestelmän ohjausyksikköön. Jokaiselle materiaalityypille ja paksuudelle on vastaavat tiedot. Tekninen tietolehti mahdollistaa laserleikkauslaitteiden sujuvan käytön myös henkilöille, jotka eivät tunne tätä tekniikkaa.

Laserleikkauksen laadun arviointitekijät

Laserleikattujen reunojen laadun määrittämisessä on monia kriteerejä. Kriteerit, kuten pursemuoto, masennus, vilja, voidaan arvioida paljaalla silmällä; Kohtisuoraus, karheus ja viillon leveys mitataan erikoisinstrumenteilla. Laserleikkauksen laadun mittaamisessa tärkeitä tekijöitä ovat myös materiaalikerrostumat, korroosio, lämmön aiheuttamat alueet ja muodonmuutos.

Laaja näkymä

Laserleikkauksen jatkuva menestys on vaikea saavuttaa useimmilla muilla käsittelymenetelmillä. Tämä trendi jatkuu tänään. Tulevaisuudessa laserleikkauksen sovellusmahdollisuudet ovat yhä laajemmat.