Rezanje metala laserom
Rezanje metala laserom postiže se taljenjem, izgaranjem i isparavanjem materijala laserskim zrakama i aktiviranim ili inertnim plinom na CNC strojevima.
Uvodne značajke
Laser je akronim nastao od engleskih riječi „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation“ – pojačavanje svjetlosti stimuliranom emisijom zračenja. Laser generira monokromatsku, koherentnu i usmjerenu svjetlost. Ključna specifičnost ovog industrijskog procesa jest njegova mogućnost fokusiranja na točku malog promjera (<1 mm), što ne bi bilo moguće pri istoj primjeni prirodnog svjetla.
Danas se laser u tehnologiji primjenjuje puno češće, a glavne prednosti njegove uporabe kriju se u činjenici da se može koristiti u takoreći svim industrijskim granama. Ovakva tehnologija ima brojne svoje prednosti, ali i nedostatke. Stručnjaci su složni u prepoznavanju pozitivnih odlika rezanja laserom kao što su: visoka snaga uz mali unos topline te malo područje toplinskog djelovanja, zanemariva deformacija obradnog materijala, visoka kvaliteta reza, visoka fleksibilnost. Kao što je rečeno, ova tehnologija ima i svoje nedostatke – to su visoki troškovi. Ipak, može ih se kompenzirati velikom produktivnošću i visokom kvalitetom reza.
Lasersko rezanje postiže se taljenjem, izgaranjem i isparavanjem različitih materijala. Pritom se koriste laserske zrake i aktivirani ili inertni plin. Ta tehnologija vrši se na CNC strojevima za lasersko rezanje s plinovitim ili krutim medijima. Sama kvaliteta obrade ovisi o izboru odgovarajućih parametara u obradi.
Rezanje metala laserom: suvremena tehnologija obrade
Kod rezanja laserom na efektivnost samog procesa ne utječu toliko tvrdoća, čvrstoća i žilavost koliko fizikalna svojstva poput električke i toplinske vodljivosti. Lasersko rezanje nerijetko mijenja mehaničke vrste obrada (npr. bušenje ili probijanje). Lasersko rezanje aluminija ili čelika ima prvenstvo u odnosu na plazmu jer štedi energiju i omogućuje preciznije rezanje. Nadalje, velika prednost postupka laserskog rezanja jesu i manje strukturne te kemijske promjene do kojih dolazi tijekom postupka. Kod mehaničkih vrsta obrade materijala takve promjene ipak nisu zanemarive. Jedan od najvećih nedostataka laserske obrade materijala jest činjenica da se veći materijali ne mogu podvrći postupku laserskog rezanja.
Rezanje metala laserom temelji se na upotrebi koncentrirane fotonske energije koja se usmjerava na jako malu površinu materijala koji se obrađuje postupkom zagrijavanja, taljenja, izgaranja ili isparavanja. Po svome svojstvu riječ je o toplinskom postupku koji kombinira usmjerene laserske zrake te aktivni ili inertni plin. Na obrađenoj površini pritom se stvara zarez nakon čega se laserska zraka usmjerava kako bi talila materijal dok plin pod djelovanjem tlaka rastaljeni materijal otpuhuje od zareza. Sam mehanizam ovog postupka podijeljena je na:
- lasersko rezanje taljenjem (rezanje inertnim plinom)
- lasersko rezanjem izgaranjem
- lasersko rezanje isparavanjem.
Rezanje metala laserom: taljenje
Proces laserskog rezanja taljenjem usmjeren je na taljenje materijala koji se obrađuje na način da se materijal prvo tali laserskom zrakom nakon čega se rastaljeni materijal otpuhuje mlazom inertnog plina pod visokim tlakom. Takav princip rezanja ne iziskuje veliku iskoristivost energije u odnosu na rezanje isparavanjem. Za inertni plin koriste se dušik, ili u kombinaciji s argonom ili se umjesto dušika argon koristi sam. Inertni plin služi kao zaštita od vanjskih nečistoća. Ova vrsta obrade metala primjenjuje se kod svih vrsta metala, osobito kod laserskog rezanja aluminija (te aluminijskih legura od titana). Također se koristi kod nemetala koji se tale. Rez koji pritom nastane je visokokvalitetan te pokazuje jednaku otpornost na koroziju kao i glavni materijal.
Rezanje metala laserom: izgaranje i isparavanje
Kod laserskog rezanja izgaranjem postupak zagrijavanja materijala odvija se fokusiranjem laserske zrake u oksidnoj atmosferi gdje se potiče egzotermna oksidacija radnog komada i pomoćnog plina. Ova tehnika koristi se za rezanje čelika i nehrđajućeg čelika te se prema kvaliteti finalnog rezultata uspoređuje s preciznim plinskim i rezanjem plazmom. Pomoćni aktivni plin je kisik ili mješavina bogata kisikom.
Kod laserskog rezanja isparavanjem materijal se zagrijava iznad temperature taljenja nakon čega isparava. Pritom se za ispuhivanje isparenog materijala koriti mlaz plina. Ova tehnika koristi se za rezanje materijala kao što je akril, polimer, drvo, papir, koža te određeni keramički materijali. Parametar obrade za rezanje takvih materijala određuje se na temelju njihovih termičkih svojstava. Ova metoda je najsporija kod rezanja metala ali je prikladna za obradu složenih pozicija s uskim područjem tolerancije.
