Cięcie laserem – na czym polega i co decyduje o jego przebiegu?

Cięcie laserowe to metoda termicznego rozdzielania, w której jak nazwa wskazuje, wykorzystuje się wiązkę lasera. Metoda jest niezwykle precyzyjna i umożliwia cięcie wielu rodzajów materiałów szybko i z dużą dokładnością.

Na czym polega proces cięcia laserem?

Podczas cięcia laserem energia wiązki promieniowania laserowego (w postaci ciągłej lub impulsowej) prowadzi do miejscowego stopienia i odparowania ciętego materiału. Do obszaru cięcia jest w sposób ciągły doprowadzany gaz, którego zadaniem jest wydmuchiwanie z powstającej szczeliny ciekłego metalu oraz jego par. Obróbka – Cięcie laserowe obejmuje również procesy wytwarzania otworów, czyli wiercenie laserowe. Proces ten jest dużo bardziej skomplikowany i wymaga doprowadzenia znacznie większej ilości energii niż podczas cięcia. Aby prowadzić proces cięcia laserowego wymagane są gęstości mocy rzędu 10000 – 1000000 W/mm2. Co ważne aby uzyskać taką gęstość mocny wcale nie potrzeba lasera o dużej mocy. Wynika to z faktu, że wiązka lasera jest bardzo łatwa do zogniskowania nawet do bardzo małych średnic, co pozwala uzyskać bardzo wysokie gęstości mocy.

Od czego zależy przebieg procesu cięcia laserem?

Mechanizm cięcia laserowego jest skomplikowany. Jego przebieg zależy od dwóch grup czynników, pierwsza związana jest z parametrami wiązki lasera a druga z własnościami fizycznymi ciętego materiału. W trakcie procesu cięcia tworzone jest tzw. oczko cięcia, czyli miejsce w którym materiał zostaje stopiony. Ciekły metal zostaje wyrzucony z obszaru szczeliny przez strumień gazu o dużej prędkości. Podstawowe zalety procesu cięcia laserowego to:

– bardzo małe odkształcenia ciętego materiału,

– duża szybkość oraz dokładność cięcia,

– wąska strefa wpływu ciepła,

– wysoka jakość krawędzi cięcia.

Wszystko to przekłada się na możliwość wykonania elementu praktycznie na gotowo, co znacząco zmniejsza koszty produkcji.

Jakie urządzenia wykorzystuje się w procesie cięcia laserowego?

Proces cięcia laserem może być prowadzony ręcznie oraz automatycznie. Cięcie ręczne jest rzadko stosowane. Większość procesów cięcia laserowego to procesy zautomatyzowane, w pełni sterowane numerycznie. Za ich pomocą można dokonywać operacji cięcia nawet w trzech wymiarach (takie metody cięci stosuje się przykładowo w przemyśle samochodowym do trymowania podzespołów karoserii aut).  Do cięcia powszechnie wykorzystuje się lasery stałe Nd:YAG i ND:Glass o mocy do 5 kW oraz lasery gazowe CO2 o mocy o 40kW. Pozwalają one na cięcie materiałów metalicznych oraz niemetalicznych o grubości do 32 mm.