Laserski razrez – ključne prednosti in karakteristike
Današnja tehnologija omogoča sofisticirane načine obdelave kovin, ne glede na to, ali gre za razrez, varjenju ali kakšni drugi operaciji. Eden od modernejših načinov obdelave oziroma razreza kovin je laserski razrez kovin.
Pojem laser je akronim, ki prihaja iz angleškega govornega področja, pomeni pa “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”. Laser ni nič drugega kot svetlobni oscilator, ki omogoča osredotočanje na točko izredno majhnega premera, ki je manjša od 1 mm.
Sam laserski razrez je toplotni postopek razreza materiala, kjer izvir laserja oziroma resonator ustvarja laserske žarke, ki se s pomočjo zrcala izvaja v rezalni glavi stroja in osredotoča na točko izredno majhnega premera.
Laserski razrez kovin – uporaba in prednosti
Zaradi velike natančnosti se laserski razrez uporablja v številnih vejah industrije, kot so metalurgija, elektronika, ladjedelstvo itd.
- Laserski razrez kovin nudi številne prednosti, nekatere od njih pa so:
- majhen prenos toplote na kovino
- majhne deformacije kovine
- visoka hitrost
- visoka kakovost reza
- fleksibilnost
- ekonomičnost
- natančnost
Principi delovanja laserskega razreza kovin
Razrez kovin z laserjem se lahko doseže s pomočjo:
- CO2 laserja: uporabljajo se za vrtanje, razrez, označevanje in graviranje
- Nd laserja: uporabljajo se za predvsem za vrtanje. Za njih so značilni visokoenergetski impulzi in manjše hitrosti ponavljanja
- Nd – YAG laserja: uporabljajo se za vrtanje, graviranje in nastavljanje. Uporabljajo zelo visokoenergetske impulze
Ilustrirani prikaz delovanja laserja za razrez kovin
Laserski razrez je toplotni procesi, ki se začne s segrevanjem ter osredotočanjem laserskega žarka (gostota se giblje okoli 104 Wmm-2) v kombinaciji s plinom (aktivnim ali inertnim). Laserski žarek topi kovino, ki se reže, plin pa s svojim valovanjem odstranjuje staljeni material. Laserski razrez kovine se začne z vrtanjem luknje v kovini, sam postopek vrtanja luknje pa lahko traja do 15 sekund, saj je
odvisno od debeline materiala. Žarek, ki se uporablja med laserskim razrezom, ima paralelno debelino od 1,5 do 12,5 mm.
Ena od možnosti laserskega razreza je razrez pločevine.
Spodnja slika prikazuje primer pločevine, ki je bila lasersko razrezana.
Karakteristike laserskega razreza kovin
Natančnost, katero je možno doseči z laserskim razrezom kovin, znaša do 0,01. Količina toplote, ki se med razrezom prenaša, je vidna v tabeli. Količine so podane v vatih [W].
Hitrost je ena od prednosti uporabe laserskega razreza kovin.
Sledi tabela, ki prikazuje čas v minutah, ki je potreben za razrez enega palca materiala.
| Material | Debelina materiala (mm) | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 0.5 | 1 | 2 | 3.5 | 6 | |
| Nerjaveče jeklo | 1000 | 1000 | 1000 | 500 | 250 |
| Aluminij | 1000 | 1000 | 1000 | 3800 | 10000 |
| Mehko jeklo | - | 400 | - | 500 | - |
| Titan | 250 | 210 | 210 | - | - |
Laserski razrez kovin ima več parametrov, katere je možno spreminjati, eden od najbolj pomembnih je impulzni oziroma kontinuirani žarek. Temenska moč pri impulznemu žarku laserskega razreza ali povprečna moč pri kontinuiranemu laserskemu razrezu določa penetracijo. Kontinuiran žarek se uporablja za gladke in debelejše materiale, impulzni žarek pa za natančne razreze. Slika prikazuje primerjavo rezov s kontinuiranim in impulznim žarkom.
Povzetek
Eden od modernejših načinom strojne obdelave kovin v smislu razreza je laserski razrez kovin.
Cena laserskega razreza kovin je odvisna od samih zahtev, oziroma od vrste, kakovosti in debeline rezanega materiala.