Cięcie laserowe

Cięcie laserowe jest obecnie bardzo często stostosowane w przemyśle. Jest to jedna z metod termicznego oddzielania materiału. Rozdzielanie materiału może następować w trzech rodzajach, poprzez: sublimację, topienie, wypalanie. Najczęściej stosowana jest kombinacja trzech rodzajów do oddzielania materiału. Laser przecina metal poprzez stopienie materiału w skupionej wiązce. Może to w powodować utwardzanie krawędzi będących w obszarze oddziaływania temperatury pochodzącej ze spalania. W wielu sytuacjach ten efekt może być jak najbardziej korzystny i porządany. Ma to miejsce w wypadku, gdy element wychodzący spod wiązki lasera jest już produktem finalnym i nie wymaga dodatkowej obróbki krawędzi a w każdym razie nie będzie już później poddawany obróbce mechanicznej, jak np.: zaginanie, formowanie. Cechą ciecia laserowego jest punktowe wprowadzenie energii i wysokoenergetyczny strumień tnący.

W trakcie procesu ciecia strumień gazu dostarczany do strefy cięcia z jednej strony blachy powoduje usuwanie stopionego i utlenionego materiału na stronę przeciwną. W przypadku gdy rozpoczynamy proces cięcia od brzegu blachy sytuacja taka panuje od początku. Jednak gdy proces cięcia rozpoczynamy w pewnej odległości od brzegu ciętego materiału wówczas pierwszym procesem cięcia jest wydrążenie otworu. Operacja ta jest trudna gdyż zanim powstanie otwór materiał musi być usuwany na tę samą stronę, z której dział gaz. Można stosować trzy metody drążenia otworów podczas procesu ciecia.Jedna z metod polega na stosowaniu tych samych wartości mocy i ciśnienia gazu jak przy właściwym procesie cięcia. Dostarczone przez wiązkę ciepło tworzy najpierw jeziorko płynnego metalu o powiększającej objętości, a następnie strumień gazu powoduje częściowe spalenie i gwałtowne usunięcie pozostałego płynnego metalu ze strefy oddziaływania wiązki. Otwór ma zwykle większe wymiary niż szerokość szczeliny. Jest to metoda szybka jednak może powodować zanieczyszczenie dyszy również powstały otwór jest duży i o nie regularnych kształtach. Zmniejszenie otworu początkowego można uzyskać stosując jako gaz roboczy powietrze zamiast tlenu. Druga metoda rozpoczęcia cięcia polega na drążeniu otworu metodą impulsową. Impulsy promieniowania o odpowiednio dobranych parametrach powodują kolejne topienie i odparowywanie małych ilości metalu i jednocześnie powstawanie małego otworu. Proces ten jest długi ale uzyskany otwór jest znacznie mniejszy niż w poprzedniej metodzie.Trzeci sposób to metoda pośrednia czyli otwór powstaje wskutek działania kilku impulsów. Niebezpieczeństwo zabrudzenia dyszy lub soczewki zmniejsza się przez odpowiednie podniesienie dyszy przy pierwszych impulsach.

Warunkiem uzyskania dobrej jakości cięcia i wysokiego stopnia utrzymywania wymiarów ciętych elementów konstrukcyjnych jest dokładnie prowadzony strumień tnący w połączeniu z najwyższej jakości maszyną do cięcia o dużej odporności na drgania i o dobrej własności powtarzania. Lasery są obecnie szeroko stosowane zarówno do cięcia materiałów metalowych jak i niemetali. Są wykorzystywane w procesie cięcia stali niestopowych i wysokostopowych, aluminium, tytanu, tworzyw sztucznych, drewna i ceramiki.

W sytuacji, kiedy dalsza obróbka jest konieczna, utwardzenie może stanowić problem. Warto wziąć także pod uwagę, iż niektóre urządzenia laserowe CNC wycinając dziurę w metalu nadają jej nieco stożkowatą charakterystykę. Jest ona nieco szersza u wejścia, zwężając się przy końcu (są to oczywiście w wielu wypadkach różnice o wartościach pomijalnych). Przyjmuje się, że minimalna wielkość wycinanego w metalu otworu stanowi ok 20% grubości blachy (w porównaniu do standardowych metod, gdzie relacja ta jest na poziomie 120%, wynik jest godny uznania).

Cięcie laserowe charakteryzuje się dużą szybkością cięcia jak również wysoką jakością przeciętej krawędzi, a to dzięki bardzo wąskiej wiązce tnącej oraz wąskiej strefie wpływu ciepła, która ogranicza do minimum wpływ promienia i wytwarzanej przez niego temperatury, nie zmieniając właściwości i struktury metalu. Dzieki tym cechom minimalizujemy odpady i mamy możliwość optymalnego zaprojektowania ścieżki cięcia oraz rozmieszczenia wycinanych elementów w arkuszu w celu zmaksymalizowania wykorzystania arkuszy metalu. Gładka i czysta powierzchnia cięcia (nie wymaga obróbki wykańczającej). Lasery są obecnie szeroko stosowane zarówno do cięcia materiałów metalowych jak i niemetali. Są wykorzystywane w procesie cięcia stali niestopowych i wysokostopowych, aluminium, tytanu, tworzyw sztucznych, drewna i ceramiki ale także w bardziej wyrafinowanych sytuacjach jak np.: kowalstwo artystyczne, produkcja mebli metalowych o nietypowych i skomplikowanych kształtach.

Metoda laserowa jest także bardzo czystą metodą, dzięki czemu możemy mówić o wysokiej precyzji i powtarzalności produkowanych elementów, brak fizycznego kontaktu głowicy tnącej sprawia, że nie zużywa się ona w trakcie użytkowania a także wpływa to na wspomnianą wyżej prędkość cięcia. Pełna kontrola nad takimi parametrami jak na przykład: ciśnieniem gazu i prędkości przesuwania wiązki lasera pozwala uzyskać pożądane efekty.