Рекомендации по технологии лазерной резки

1. 1.      Обзор технологических процессов.

Термическая резка при помощи лазерного луча может быть разделена на три различных процесса:

1 – Сублимационная резка

2 – Резка плавлением

3 – Газовая (кислородная) резка

                        Лазерная сублимационная резка

Определение: При сублимационной резке материал под воздействием лазерного луча испаряется в зоне образующийся при резке прорези. В качестве газов для резки используются инертные или химически пассивные газы, например, азот (N2), гелий (He), или аргон (Ar).

Применение: Данный процесс резки применяется как для разделения металлов, так и для таких материалов, которые плавятся незначительно или вообще не имеют расплавленного состояния. Такими материалами являются, например, древесина, бумага, керамика, и пластмассы.

Особенности лазерной сублимационной резки:

1 – Благодаря тому, что практически не происходит плавления материала, образуются гладкие кромки реза.

2 – Зона теплового воздействия в краевой части кромки реза, а также общая тепловая нагрузка на заготовку сводится к минимуму.

3 – Не происходит окисления кромки реза.

4 – Для сублимационной резки необходима высокая плотность мощности лазерного излучения (более 10⁷ Вт/см²).

5 – В связи с высокой удельной теплотой испарения металлов возможны лишь относительно невысокие скорости резания.

                        Лазерная  резка плавлением.

Определение: При резке плавлением материал под воздействием лазерного луча переходит в расплавленное состояние, а затем этот расплав удаляется струей газа. Для этого используются инертные газы, например, азот (N2) или аргон (Ar). Азот нашел наибольшее применение.

Применение: Типичным для данного процесса резки является разделение высоколегированных сталей и цветных металлов.

Особенности лазерной резки плавлением:

1 – По сравнению с сублимационной резкой возможны более высокие скорости резания, т.к. материал в прорези не должен испарятся. Однако, по сравнению с газовой резкой достигаются меньшие скорости резания.

2 – В зависимости от вида применяемого газа может быть предотвращено (например, при резке металлов) окисление кромок реза.

Резка высокого давления.

Определение: Резка высокого давления представляет собой резку плавлением, при которой газ для резки подводится под давлением свыше 6 атм. Высокое давление газа вызывает более высокую скорость удаления расплава из прорези, образующейся при резке.

Этим эффективно предотвращается образование заусенцев, а также прилипание шлаков к кромкам реза. Т.к. в качестве газа для резки используется азот, то кромки реза не окисляются.

Применение: Резка высокого давления подходит для обработки нержавеющих сталей и сплавов алюминия.

Особенности резки высокого давления:

1 – Не окисляется кромка реза

2 – Высокий расход газа

3 – Более низкие скорости резания, чем при кислородной резке

4 – Зависящие от толщины листа положение фокуса.

                        Лазерная газовая (кислородная) резка

Определение: Аналогично резке плавлением при кислородной резке заготовка нагревается в зоне образующийся прорези, а материал, перешедший в расплавленное состояние, удаляется при помощи газовой струи. В качестве газа используется кислород. В связи с экзотермической реакцией кислорода с расплавленным и частично испарившимся металлом осуществляется увеличенный в несколько раз подвод энергии к зоне взаимодействия лазерного луча и заготовки, чем обеспечивается выгорание металла и увеличение производительности процесса.

Применение: Лазерная газовая резка применяется исключительно для разделения металлов.

Особенности лазерной газовой резки:

1 – При лазерной газовой резке возможно разделение листов с большей толщиной, чем при резке плавлением или сублимационной резке.

2 – Скорости резания в 2-3 раза превышают скорости резания при резке плавлением. Таким образом, газовая резка обеспечивает самую большую скорость резания из всех рассматриваемых процессов лазерной резки.

3 – В связи с применением кислорода в качестве газа для резки, кромки реза покрываются оксидным слоем.

4 – В металлообработке процесс лазерной кислородной резки нашел наибольшее применение.