Základní principy laserového řezacího stroje

Laserový řezací stroj

Řezání laserem je populární a všestranná metoda používaná v různých průmyslových odvětvích pro přesné řezání materiálů.Zahrnuje použití zaostřeného laserového paprsku k řezání materiálů s vysokou přesností a rychlostí.Laserové řezací stroje využívají principy optiky, termodynamiky a materiálové vědy k dosažení přesných a efektivních řezných operací.V tomto článku podrobně prozkoumáme základní principy laserových řezacích strojů.

1. Základy laseru:

Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) je zařízení, které produkuje koncentrovaný paprsek koherentního světla.Skládá se ze tří hlavních součástí: aktivního média, zdroje energie a optického rezonátoru.Aktivní médium, kterým může být pevná látka, kapalina nebo plyn, emituje fotony, když je napájeno zdrojem energie.Optický rezonátor odráží fotony tam a zpět přes aktivní médium, zesiluje a vyrovnává světelné vlny.Tento proces vede k vytvoření silného a koherentního laserového paprsku.

2. Typy laserů:

V laserových řezacích strojích se používá několik typů laserů, včetně CO2 laserů, Nd:YAG laserů a vláknových laserů.CO2 lasery jsou nejběžnějším typem a používají jako aktivní médium směs oxidu uhličitého, dusíku a helia.Nd:YAG lasery využívají jako aktivní médium krystal v pevné fázi, jako je neodymem dopovaný ytrium-hliníkový granát.Vláknové lasery na druhé straně používají jako aktivní médium optické vlákno dopované prvky vzácných zemin.Každý typ laseru má své jedinečné vlastnosti a je vhodný pro specifické aplikace řezání.

3. Proces řezání laserem:

Proces řezání laserem zahrnuje několik kroků.Nejprve je laserový paprsek generován laserovým zdrojem a veden přes řadu zrcadel a čoček do řezací hlavy.Řezací hlava obsahuje zaostřovací optiku, která koncentruje laserový paprsek do malé velikosti bodu.Fokusovaný laserový paprsek je pak směrován na materiál, který má být řezán.

4. Interakce materiálu:

Při interakci laserového paprsku s materiálem dochází k několika procesům.Intenzivní teplo generované laserovým paprskem rychle zvyšuje teplotu materiálu, což způsobuje jeho tání, vypařování nebo chemickou reakci.Konkrétní interakce závisí na vlastnostech materiálu, jako je jeho absorpční koeficient a bod tání, a také na parametrech laseru, jako je hustota výkonu a trvání pulsu.

5. Tání a odpařování:

U materiálů s nízkým bodem tavení, jako jsou plasty, může laserový paprsek materiál roztavit při prořezávání.Roztavený materiál je pak odfouknut proudem plynu, čímž se vytvoří zářez (šířka řezu).V případě materiálů s vyššími body tání, jako jsou kovy, laserový paprsek materiál přímo odpařuje a vytváří úzký a přesný řez.

6. Plynový asistent:

Plynová podpora se běžně používá při řezání laserem ke zlepšení procesu řezání.Plyn, jako je kyslík nebo dusík, je vháněn tryskou řezné hlavy na povrch materiálu.Plyn pomáhá odstranit roztavený nebo odpařený materiál z oblasti řezu, ochlazuje materiál a zabraňuje vzniku otřepů nebo strusky.Volba plynu závisí na řezaném materiálu a požadované kvalitě řezu.

7. Šířka řezu a zúžení:

Šířka řezu nebo šířka řezu je určena několika faktory, včetně výkonu laseru, velikosti ohniska, tloušťky materiálu a rychlosti řezání.Šířku řezu lze regulovat nastavením těchto parametrů pro dosažení požadované přesnosti řezání.Kromě toho může řezání laserem vést k jevu zvanému zúžení, kdy má řez mírně kuželovitý tvar.Úhel úkosu závisí na vlastnostech materiálu a parametrech laseru a lze jej minimalizovat optimalizací řezných podmínek.