שיטות חיתוך שונות של מכונת חיתוך בלייזר

חיתוך בלייזר היא שיטת עיבוד ללא מגע עם אנרגיה גבוהה ויכולת שליטה בצפיפות טובה. נקודת הלייזר עם צפיפות אנרגיה גבוהה נוצרת לאחר מיקוד קרן הלייזר, בעלת מאפיינים רבים בעת שימוש בחיתוך. ישנן ארבע דרכים שונות לחיתוך בלייזר על מנת להתמודד עם מצבים שונים.

1. חיתוך ממיס 

בחיתוך המסת לייזר, החומר המומס נפלט באמצעות זרימת אוויר לאחר שהחומר נמס באופן מקומי. מכיוון שהעברת החומר מתרחשת רק במצב הנוזלי שלה, תהליך זה נקרא חיתוך התכה בלייזר.
קרן הלייזר עם גז חיתוך אינרטי בטוהר גבוה גורמת לחומר המומס לעזוב את החריץ, בעוד שהגז עצמו אינו מעורב בחיתוך. חיתוך התכה בלייזר יכול לקבל מהירות חיתוך גבוהה יותר מחיתוך גזים. האנרגיה הנדרשת לזיוף היא בדרך כלל גבוהה מהאנרגיה הנדרשת להמסת החומר. בחיתוך המסת לייזר, קרן הלייזר נספגת באופן חלקי בלבד. מהירות החיתוך המקסימלית עולה עם עליית כוח הלייזר, ויורדת כמעט הפוך עם העלייה בעובי הלוח וטמפרטורת ההיתוך של החומר. במקרה של הספק לייזר מסוים, הגורם המגביל הוא לחץ האוויר בחריץ והמוליכות התרמית של החומר. עבור חומרי ברזל וטיטניום, חיתוך המסת לייזר יכול להשיג חריצים שאינם חמצון. עבור חומרי פלדה, צפיפות הספק בלייזר היא בין 104w / cm2 ל- 105W / cm2.

2. חיתוך אידוי

בתהליך חיתוך גזיזציה בלייזר, מהירות טמפרטורת פני החומר העולה לטמפרטורת נקודת הרתיחה היא כה מהירה עד שהיא יכולה להימנע מהיתוך הנגרמת על ידי הולכת חום, כך שחומרים מסוימים מתאדים לאדים ונעלמים, וחומרים מסוימים מתפוצצים מן תחתית תפר החיתוך על ידי זרימת גז עזר כפריקה. במקרה זה נדרשת הספק לייזר גבוה מאוד.

על מנת למנוע מאדי החומר להתעבות על דופן החריץ, עובי החומר אינו יכול להיות גדול בהרבה מקוטר קרן הלייזר. לכן תהליך זה מתאים רק ליישומים בהם יש להימנע מחיסול חומרים מומסים. למעשה, התהליך משמש רק בתחום שימוש קטן מאוד של סגסוגות מבוססות ברזל.

לא ניתן להשתמש בתהליך עבור חומרים כגון עץ וכמה קרמיקה, שאינם במצב מותך ולא סביר שיאפשרו לאדי החומר להתאחד מחדש. בנוסף, חומרים אלה בדרך כלל צריכים להשיג חתך עבה יותר. בחיתוך גיזוז לייזר, מיקוד הקרן האופטימלי תלוי בעובי החומר ובאיכות הקרן. כוח לייזר וחום האידוי יש רק השפעה מסוימת על מיקום המוקד האופטימלי. מהירות החיתוך המקסימלית היא ביחס הפוך לטמפרטורת הגזים של החומר כאשר עובי הצלחת קבוע. צפיפות הספק הנדרשת בלייזר גדולה מ- 108W / cm2 ותלויה בחומר, בעומק החיתוך ובמיקום מיקוד הקורה. במקרה של עובי מסוים של הצלחת, בהנחה שיש מספיק כוח לייזר, מהירות החיתוך המרבית מוגבלת על ידי מהירות סילון הגז.

3. חיתוך שבר מבוקר

לחומרים שבירים שקל להיפגע מחום, חיתוך במהירות גבוהה ושליטה על ידי חימום קרן לייזר נקרא חיתוך שבר מבוקר. התוכן העיקרי של תהליך חיתוך זה הוא: קרן הלייזר מחממת שטח קטן של חומר שביר, הגורם לשיפוע תרמי גדול ולעיוות מכני רציני באזור זה, המוביל להיווצרות סדקים בחומר. כל עוד נשמר שיפוע החימום האחיד, קרן הלייזר יכולה להנחות את יצירת הסדקים לכל כיוון רצוי.

4. חיתוך המסת חמצון (חיתוך להבה בלייזר)

באופן כללי, גז אינרטי משמש להמסה וחיתוך. אם במקום זאת נעשה שימוש בחמצן או גז פעיל אחר, החומר יידלק תחת הקרנת קרן הלייזר, ומקור חום נוסף ייווצר עקב התגובה הכימית האינטנסיבית עם חמצן כדי לחמם עוד יותר את החומר, שנקרא חמצון המסה וחיתוך .

בגלל השפעה זו, קצב החיתוך של פלדה מבנית באותו עובי יכול להיות גבוה מזה של חיתוך המסה. מצד שני, איכות החתך עשויה להיות גרועה יותר מזו של חיתוך ההיתוך. למעשה, הוא ייצור חריצים רחבים יותר, חספוס ברור, אזור מוגבר החום המושפע מחום ואיכות קצה גרועה יותר. חיתוך להבה בלייזר אינו טוב בעיבוד דגמי דיוק ופינות חדות (קיימת סכנה של שריפת הפינות החדות). ניתן להשתמש בלייזרים של מצב דופק להגבלת ההשפעות התרמיות, והעוצמה של הלייזר קובעת את מהירות החיתוך. במקרה של הספק לייזר מסוים, הגורם המגביל הוא אספקת החמצן והמוליכות התרמית של החומר.


זמן פרסום: 21 בדצמבר 2020