Какво е лазерно рязане?

Лазерното рязане е метод за термично рязане, който използва фокусиран лазерен лъч с висока плътност на мощността за облъчване на детайла. Това кара облъчения материал бързо да се разтопи, изпари, аблатира или достигне точката си на запалване. Междувременно, високоскоростен въздушен поток, коаксиален на лазерния лъч, издухва разтопения материал, като по този начин реже през детайла.

Класификация и характеристики на лазерното рязане

Лазерното рязане може да бъде разделено на четири вида: лазерно изпаряване, лазерно термоядрено рязане, лазерно кислородно рязане и лазерно рязане и контролирано разрушаване.

Лазерно изпарително рязане

Използва лазерен лъч с висока енергийна плътност за нагряване на детайла, като бързо повишава температурата му до точката на кипене на материала за изключително кратко време, което води до изпаряване на материала и образуване на пара. Парата се изхвърля с висока скорост, създавайки разрез в материала, докато излиза. Тъй като повечето материали имат висока топлина на изпаряване, лазерното изпарително рязане изисква значителна мощност и плътност на мощността.

Лазерно рязане с термоядрено съединение

При лазерно рязане чрез термоядрен синтез, лазерът нагрява и разтопява металния материал. След това през дюза, коаксиална на лазерния лъч, се вдухва неокисляващ газ (като Ar, He, N и др.). Високото налягане на газа изхвърля разтопения метал, образувайки разрез. За разлика от изпарителното рязане, този метод не изисква пълно изпаряване на материала и консумира само 1/10 от енергията, необходима за изпарително рязане. Използва се главно за рязане на неокисляващи се или реактивни метали, включително неръждаема стомана, титан, алуминий и техните сплави.

Лазерно кислородно рязане

Принципът на лазерно кислородно рязане е подобен на кислородно-ацетиленовото рязане. Лазерът действа като източник на топлина за предварително нагряване, докато активни газове (като кислород) служат като режещ газ. От една страна, вдухваният газ реагира с режещия метал, предизвиквайки окислителна реакция, която освобождава голямо количество окислителна топлина. От друга страна, той издухва разтопени оксиди и се топи от реакционната зона, образувайки разрез в метала. Окислителната реакция по време на рязане генерира значителна топлина, така че лазерното кислородно рязане изисква само половината от енергията на рязане чрез сливане, докато скоростта му на рязане е много по-бърза от тази на изпаряване и рязане чрез сливане. Прилага се предимно за окисляеми метални материали като въглеродна стомана, титаниева стомана и термично обработена стомана.

Лазерно скабиране и контролирана фрактура

Лазерното гравиране използва лазер с висока енергийна плътност за сканиране на повърхността на крехки материали, изпарявайки малък жлеб. Прилагането на определено количество налягане след това води до разрушаване на крехкия материал по протежение на жлеба. За лазерно гравиране обикновено се използват лазери с Q-превключване и CO₂ лазери. Контролираното разрушаване използва стръмното разпределение на температурата, генерирано по време на лазерното гравиране, за да създаде локално термично напрежение в крехките материали, което води до разрушаването им по протежение на разграфения жлеб.

Приложения на лазерното рязане

Повечето машини за лазерно рязане се управляват чрез програми за числено управление (NC) или са конфигурирани като режещи роботи. Като метод за прецизна обработка, лазерното рязане може да реже почти всички материали, включително 2D или 3D рязане на тънки метални листове. В аерокосмическата област технологията за лазерно рязане се използва главно за рязане на специални аерокосмически материали като титанови сплави, алуминиеви сплави, никелови сплави, хромови сплави, неръждаема стомана, берилиев оксид, композитни материали, пластмаси, керамика и кварц. Аерокосмическите компоненти, обработвани чрез лазерно рязане, включват пламъчни тръби на двигатели, тънкостенни корпуси от титаниеви сплави, рамки на самолети, обшивки от титаниеви сплави, стрингери на крила, панели на опашни крила, главни ротори на хеликоптери и керамични топлоизолационни плочки на космически совалки.