Lasereita käytettiin ensin leikkaamiseen 1970 -luvulla. Nykyaikaisessa teollisuustuotannossa laserleikkausta käytetään laajemmin materiaalien, kuten ohutlevyjen, muovien, lasin, keramiikan, puolijohteiden, tekstiilien, puun ja paperin käsittelyyn.
Kun keskittynyt lasersäde paistaa työkappaleelle, säteilytetty alue kuumenee dramaattisesti materiaalin sulattamiseksi tai höyrystymiseksi. Kun lasersäde tunkeutuu työkappaleen, leikkausprosessi alkaa: Lasersäde liikkuu ääriviivaviivaa pitkin sulattaen materiaalia. Sulan materiaali puhalletaan yleensä kerhosta ilmasuihkulla, jättäen kapea rako leikatun osan ja levyn pidikkeen väliin, joka on melkein yhtä leveä kuin keskittynyt lasersäde.
Liekinleikkaus
Liekinleikkaus on vakioprosessi, jota käytetään leikkaamalla lievää terästä, käyttämällä happea leikkauskaasuna. Happi paineistetaan jopa 6 bariksi ja puhalletaan kerfiin. Siellä lämmitetty metalli reagoi hapen kanssa: palaminen ja hapettuminen alkavat. Kemiallinen reaktio vapauttaa suuren määrän energiaa (jopa viisinkertaisesti laserin energiaa), joka auttaa lasersäteen leikkaamisessa.
Sulatusleikkaus
Sulanleikkaus on toinen standardiprosessi, jota käytetään metallien leikkaamisessa. Sitä voidaan käyttää myös muiden sulattavien materiaalien, kuten keramiikan, leikkaamiseen.
Leikkuukaasuna käytetään typpeä tai argonikaasua, ja kaasupaine 2 - 20 baaria puhalletaan kerfin läpi. Argon ja typpi ovat inerttejä kaasuja, mikä tarkoittaa, että ne eivät reagoi kerfin sulan metallin kanssa, vaan vain puhaltavat sitä pohjaa kohti. Samanaikaisesti inertit kaasut suojaavat leikkausreunaa ilman hapettumiselta.
Paineilman leikkaus
Paineilmaa voidaan käyttää myös ohuiden levyjen leikkaamiseen. Ilmapaineistettu 5-6 -palkki riittää puhaltamaan sulan metallin leikkauksesta. Koska lähes 80% ilmasta on typpeä, paineilman leikkaaminen on pohjimmiltaan sulanleikkausta.
Plasma-avusteinen leikkaus
Jos parametrit valitaan oikein, plasmapilvi ilmestyy plasma-avusteiseen sulatusleikkauskerfiin. Plasmapilvi koostuu ionisoidusta metallihöyrystä ja ionisoidusta leikkauskaasusta. Plasmapilvi imee CO2 -laserin energian ja muuntaa sen työkappaleen siten, että enemmän energiaa kytketään työkappaleen ja materiaali sulaa nopeammin, mikä johtaa nopeampaan leikkausnopeuteen. Siksi tätä leikkausprosessia kutsutaan myös nopeaksi plasman leikkaamiseksi.
Plasmapilvi on itse asiassa läpinäkyvä solid-state-laserien suhteen, joten plasma-avusteinen sulamisleikkaus on mahdollista vain hiilidioksidilasereilla.
Kaasutusleikkaus
Höyrystysleikkaus höyrystää materiaalin minimoimalla lämpövaikutusten vaikutukset ympäröivään materiaaliin. Tämä voidaan saavuttaa käyttämällä jatkuvaa CO2-laseria höyrystääkseen matalan lämmön, korkean imeytymisen materiaalit, kuten ohuet muovikalvot ja sulamismateriaalit, kuten puu, paperi ja vaahto.
Ultrashort -pulssilaserit sallivat tämän tekniikan soveltamisen muihin materiaaleihin. Metallin vapaat elektronit absorboivat laserin ja lämmittävät dramaattisesti. Laserpulssi ei reagoi sulan hiukkasten ja plasman kanssa, materiaali sublimoi suoraan, eikä energiaa siirtyä ympäröivään materiaaliin lämmön muodossa. Picosekuntiset pulssit tyhjentävät materiaalia ilman näkyvää lämpövaikutusta, ei sulamista eikä BurR -muodostumista.
Parametrit: prosessin säätäminen
Monet parametrit vaikuttavat laserleikkausprosessiin, joista osa riippuu laser- ja työstötyökalun teknisistä ominaisuuksista, kun taas toiset ovat muuttuvia.
Polarisaatio
Polarisaatio osoittaa, mikä prosenttiosuus laservalosta muunnetaan. Tyypillinen polarisaatio on yleensä noin 90%. Tämä riittää korkealaatuiseen leikkaamiseen.
Tarkennuksen halkaisija
Polkusalkaisija vaikuttaa leikkauksen leveyteen ja sitä voidaan muuttaa muuttamalla tarkennuslinssin polttoväliä. Pienempi polttoainihalkaisija tarkoittaa kapeampaa kerfiä.
Tarkennusasema
Fokuspisteen sijainti määrittää säteen halkaisijan ja tehotiheyden työkappaleen pinnalla sekä kerfin muodon.
Laservoima
Laseriteho tulisi sovittaa prosessoinnin tyyppiin, materiaaliin ja paksuuteen. Tehon on oltava riittävän korkea, että työkappaleen tehotiheys ylittää prosessointikynnyksen.
