Základní rozdělení laserového řezání

Laserové řezání patří v dnešní době mezi nejčastější průmyslové aplikace. Princip řezání spočívá ve vytvoření počátečního průpalu v materiálu a následném postupném odtavování materiálu. Vzdáleně podobným principem je řezání lupenkovou pilkou.

Rozlišujeme dva typy řezání – oxidační a tavné. Oxidační řezání je určeno pro materiály, které jsou charakteristické vysokou tepelnou vodivostí. Mezi tyto materiály patří zejména černá ocel a měď. Jako procesní plyn slouží kyslík, který podporuje hoření a tedy lokální zvýšení teploty v oblasti řezu. Výhoda oproti tavnému řezání se projevuje při větších tloušťkách materiálu, kdy je možné snižovat tlak plynu a výkonu, neboť je vytvořena větší tepelná plocha řezu, ze které již plyn nemá prostor unikat do okolí. Tento efekt vede k podstatné úspoře procesních plynů.

Při tavném řezání se jako procesní plyn využívá např. dusík či vzduch (záleží na dané aplikaci). Mezi materiály řezané tímto způsobem patří nerezové oceli, mosaz, pozink, hliník a další. Hliník je v tomto případě výjimkou, neboť se vyznačuje vysokou tepelnou vodivostí. Avšak z důvodu vysoké reaktivity hliníkových částic s kyslíkem nelze využít oxidační způsob řezání. Procesní plyn efektivně odstraní natavený materiál a díky rychlému odfuku docílí pouze malé tepelně ovlivněné oblasti. Tavné řezání je možné využít i pro řezání některých plastů (např. ABS do tloušťky přibližně 2mm) nebo pro řezání černé oceli do tloušťky přibližně 1,5 – 3mm.

Při řezání laserem záleží na mnoha parametrech – vlnové délce, velikosti ohniska, odstupu trysky, typu proudění, typu procesního plynu, tlaku plynu a rychlosti proudění, rychlosti řezací hlavy, výkonu laseru, frekvenci pulsů. Průsečík správných hodnot nám zajistí čistý a efektivní řez.

Jak je to s vlnovou délkou?

Každý materiál absorbuje laserové záření efektivně pouze s určitou vlnovou délkou. Mezi nejběžněji používané vlnové délky patří:

• vlnová délka 1064 nm – pro dva typy pevnolátkových laserů založených na jiném aktivním prostředí
  • vláknový laser – jako aktivní prostředí zde slouží vlákno dopované ionty ytterbia, rezonátor je vytvořen pomocí Braggových mřížek, které fungující na principu rozdílného odrazu
  • Nd:YAG laser – aktivní prostředí tvoří krystal Yttrium aluminium granátu, který je dopovaný ionty neodymu
• vlnová délka 10 600 nm – pro plynový CO₂ laser

Záření o vlnové délce 1064 nm je vhodné pro řezání různých typů kovů, které vykazují v této oblasti vlnových délek vysokou absorpci. Než došlo ke zlevnění vláknových laserů, využívaly se k řezání kovů rovněž CO₂ lasery. Použití této vlnové délky pro řezání plastů je obtížnější, neboť může docházet k lokálnímu zčernání povrchu plastu.

Při využití vlnové délky 10 600 nm lze efektivně řezat kromě ocelí i organické materiály, jako je useň, dřevo, keramika nebo polymery. Od tlouštěk přibližně 3 mm je již třeba využívat procesní plyn k odvodu roztaveného materiálu a tepla (např. dusík či vzduch). Využití CO₂ laserů může být aplikačně náročnější z důvodu vedení laserového svazku pomocí soustavy zrcadel, které jsou náročnější na údržbu, nicméně kvalitou řezu mohou i v dnešní době převyšovat lasery vláknové.

3D laserové řezání

Pro více informací nás neváhejte kontaktovat.