Řezání laserem je přesný a účinný výrobní proces, který využívá neviditelný světelný paprsek k řezání materiálů, což nabízí četné výhody oproti tradičním metodám mechanického řezání. Se svou vysokou přesností, vysokou rychlostí řezání a schopností řezat složité tvary laserové řezání postupně nahrazuje tradiční techniky řezání kovů.
-
Složení laserového řezacího zařízení
Laserový řezací stroj se skládá z několika klíčových součástí, včetně laserového generátoru, systému dodávky paprsku, systému číslicového řízení pohybu, automatické zaostřovací řezací hlavy, pracovního stolu a vysokotlakého systému přívodu plynu. Proces řezání laserem ovlivňují různé parametry, z nichž některé závisí na technickém výkonu laserového generátoru a stroje, zatímco jiné jsou variabilní.
-
Klíčové parametry laserového řezání
Pro dosažení optimálních výsledků řezání je nezbytné porozumět následujícím klíčovým parametrům:
1. Režim paprsku
Režim paprsku, také známý jako Gaussův režim, je ideálním režimem pro řezání, který se obvykle vyskytuje u laserových generátorů s nízkým výkonem (<1 kW). Multi-mode, a mixture of high-order modes, has lower cutting ability and focusability compared to single-mode lasers.
| Stůl. 1 single-mode laserové řezání procesní parametry běžných materiálů | |||||
| Materiál | Tloušťka (mm) | Pomocný plyn | Rychlost řezání (cm/min) | Šířka štěrbiny (mm) | Výkon laseru (w) |
| Nízkouhlíková ocel | 3 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| Nerezová pánev | 1 | O2 | 150 | 0.1 | 250 |
| Titanová slitina | 10(40) | O2 | 280(50) | 1.50(3.5) | 250 |
| Organické průhledné sklo | 10 | N2 | 80 | 0.7 | 250 |
| Alumina | 1 | O2 | 300 | 0.1 | 250 |
| Polyesterový koberec | 10 | N2 | 260 | 0.5 | 250 |
| Bavlněná tkanina (vícevrstvá) | 15 | N2 | 90 | 0.5 | 250 |
| Lepenka | 0.5 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| Vlnitá lepenka | 8 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| Křemenné sklo | 1.9 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| Polypropylen | 5.5 | N2 | 70 | 0.5 | 250 |
| Polystyren | 3.2 | N2 | 420 | 0.4 | 250 |
| Tvrdý polyvinylchlorid | 7 | N2 | 120 | 0.5 | 250 |
| Plasty vyztužené vlákny | 3 | N2 | 60 | 0.3 | 250 |
| Dřevo (překližka) | 18 | N2 | 20 | 0.7 | 250 |
| Nízkouhlíková ocel | 1 | N2 | 450 | 中 | 500 |
| 3 | N2 | 150 | --- | 500 | |
| 6 | N2 | 50 | 0.15 | 500 | |
| 1.2 | O2 | 600 | 0.15 | 500 | |
| 2 | O2 | 400 | 0.20 | 500 | |
| 3 | O2 | 250 | --- | 500 | |
| Nerezová ocel | 1 | O2 | 300 | --- | 500 |
| 3 | O2 | 120 | --- | 500 | |
| Překližka | 18 | N2 | 350 | --- | 500 |
| Stůl. 2 vícerežimové parametry laserového řezání běžných materiálů | ||||
| Materiály | Tloušťka desky (mm) | Rychlost řezání (cm/min) | Šířka štěrbiny (mm) | Výkon laseru (kw) |
| Hliník | 12 | 230 | 1 | 15 |
| Uhlíková ocel | 6 | 230 | 1 | 15 |
| Nerezová ocel (0Cr18Ni9) | 4.6 | 130 | 2 | 20 |
| Kompozit bor/epoxid | 8 | 165 | 1 | 15 |
| Vlákno/epoxidové kompozity | 12 | 460 | 0.6 | 20 |
| Překližka | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| Plexisklo | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| Sklenka | 9.4 | 150 | 1 | 20 |
| Beton | 38 | 5 | 6 | 8 |
2. Výkon laseru
Požadovaný výkon laseru závisí na řezaném materiálu, tloušťce materiálu a požadavcích na rychlost řezání. Výkon laseru významně ovlivňuje tloušťku řezu, rychlost a šířku řezu. Obecně platí, že zvýšení výkonu laseru umožňuje řezání silnějších materiálů, vyšší řezné rychlosti a širší šířky řezu.
3. Poloha zaostření
Poloha zaostření má významný vliv na šířku zářezu. Typicky je ohnisko nastaveno na přibližně 1/3 tloušťky materiálu pod povrchem, což má za následek maximální hloubku řezu a minimální šířku zářezu.
4. Ohnisková vzdálenost
Při řezání silných ocelových plátů se doporučuje delší ohnisková vzdálenost pro dosažení vysoce kvalitní vertikální řezné plochy. Delší ohnisková vzdálenost má za následek větší průměr paprsku, snižuje hustotu výkonu a řeznou rychlost. Pro udržení stálé řezné rychlosti je nutné zvýšit výkon laseru. Pro řezání tenkých desek je preferována kratší ohnisková vzdálenost, což má za následek menší průměr paprsku, vyšší hustotu výkonu a vyšší rychlost řezání.
5. Asistenční plyn
Kyslík se běžně používá jako pomocný plyn při řezání nízkouhlíkové oceli, protože využívá reakci spalování železa a kyslíku ke zlepšení procesu řezání, což vede k rychlejším řezným rychlostem a vysoce kvalitním řezům. Tlak asistenčního plynu ovlivňuje proces řezání, přičemž vyšší tlaky zvyšují kinetickou energii a schopnosti odstraňování strusky.
6. Konstrukce trysky
Struktura trysky a velikost otvoru také ovlivňují kvalitu a účinnost řezání laserem. Různé požadavky na řezání vyžadují použití různých trysek. Mezi běžné tvary trysek patří kruhové, kónické a obdélníkové tvary. Řezání laserem obvykle využívá koaxiální (průtok plynu a osa světla zarovnané) foukání a řízení vzdálenosti mezi výstupem trysky a povrchem obrobku ({{0}}.5-2,0 mm) zajišťuje stabilní řezání proces.
| Stůl. 3 příklady parametrů procesu řezání laserem běžných kovových materiálů |
||||
| Materiál | Tloušťka mm | Pomocný plyn | Řezná rychlost cm/min | Výkon laseru kW |
| Nízkouhlíková ocel | 1 | O2 | 900 | 1000 |
| 1.5 | 300 | 300 | ||
| 3 | 200 | 300 | ||
| 6 | 100 | 1000 | ||
| 16.2 | 114 | 4000 | ||
| 35 | 50 | 4000 | ||
| 30CrMnSi | 1 | 200 | 500 | |
| 3 | 120 | 500 | ||
| 6 | 50 | 500 | ||
| Nerezová ocel | 0.5 | 450 | 250 | |
| 1 | 800 | 1000 | ||
| 1.6 | 456 | 1000 | ||
| 3.2 | 180 | 500 | ||
| 4.8 | 400 | 2000 | ||
| 6 | 80 | 1000 | ||
| 6.3 | 150 | 2000 | ||
| 12 | 40 | 2000 | ||
| Titanová slitina | 3 | 1300 | 250 | |
| 8 | 300 | 250 | ||
| 10 | 280 | 250 | ||
| 40 | 50 | 250 | ||
