Лазерная резка
Лазерная резка — это общий термин для использования пучка когерентных фотонов для доставки высококонцентрированной энергии в узко сфокусированную горячую точку. Луч вызывает плавление, испарение и абляцию самых разных материалов. Используются такие лазерные источники, как те, которые управляются CO2, кварцевым стеклом, легированным металлом, и легированными жидкокристаллическими устройствами в нижней части диапазона мощности. Область применения лазерной резки разнообразна и расширяется. К ним относятся: производство листовых компонентов, высокоскоростная резка труб, гравировка мелких узоров, микросверление алмазов и микросварка при производстве чипов.
Лазерная резка предлагает преимущества по сравнению с более традиционными методами обработки, в том числе: высокую точность, отсутствие загрязнения материала, высокую скорость и неограниченную сложность 2D. С другой стороны, к его недостаткам относятся: ограничение толщины материала, вредные газы и пары, высокое энергопотребление и высокие первоначальные затраты. Несмотря на экстремальные возможности, которые предлагает лазерная резка, некоторые альтернативы предлагают аналогичные характеристики при совершенно разных методах, включая гидроабразивную резку, обработку на станках с ЧПУ и плазменную резку. В этой статье будут дополнительно обсуждаться преимущества и недостатки лазерной резки, объясняться процесс лазерной резки и предлагаться альтернативы лазерной резке.
Что такое процесс лазерной резки?
В процессе лазерной резки используется сильно сфокусированный высокоэнергетический световой/радиационный лазерный луч для создания быстрого высокотемпературного градиентного нагрева одного пятна малого диаметра. Это вызывает быстрое плавление/испарение целевого материала, позволяя пятну быстро и точно перемещаться по толщине материала.
Горячая точка продувается газом, сдувая расплавленный/испаренный материал. Этот процесс обнажает дно разреза, чтобы обеспечить возобновление плавления и локальное охлаждение, что позволяет продолжить разрез. Для более легких и более реакционноспособных металлов в вспомогательном газе используется азот, чтобы свести к минимуму окисление. В качестве альтернативы, для стали кислородная поддержка ускоряет процесс резки за счет локального окисления материала, что способствует удалению шлака и уменьшает повторное прилипание расплавленного/разрезанного материала.
Станки для лазерной резки производятся в различных форматах. Наиболее распространенный тип удерживает заготовку в неподвижном состоянии, в то время как лазерная оптика (зеркала) перемещается по осям X и Y. В качестве альтернативы формат «фиксированной оптики» удерживает лазерную головку неподвижной, а заготовка движется. Третий вариант представляет собой гибрид двух предыдущих методов. Все методы выполняют шаблоны 2D и 2,5D G-кода с использованием системы программирования, управляемой компьютером, для создания полностью автоматизированных сложных траекторий резки.