Ulike skjæremetoder for laserskjæremaskin.

Laserskjæring er en berøringsfri prosesseringsmetode med høy energi og god tetthetskontrollerbarhet. Laserstrålen er fokusert for å danne en lysflekk med høy energitetthet, som har mange egenskaper når den påføres skjæring. Det er hovedsakelig fire ulike skjæremetoder for laserskjæring for å håndtere ulike situasjoner.

Shuttle bord laserskjæremaskin	Enkelbords laserskjæremaskin	Rørlaserskjæremaskin

Fusjonsskjæring

Ved lasersmelting og -skjæring smeltes arbeidsstykket delvis og det smeltede materialet sprøytes ut ved hjelp av luftstrøm. Fordi overføringen av materialet kun skjer i flytende tilstand, kalles prosessen lasersmelting og -skjæring.

Laserstrålen matches med en inert skjæregass med høy renhet for å drive det smeltede materialet bort fra snittet, og selve gassen deltar ikke i skjæringen. Laserskjæring kan få høyere skjærehastighet enn gassifiseringsskjæring. Energien som kreves for gassifisering er vanligvis høyere enn energien som kreves for å smelte materialet. Ved lasersmelting og -skjæring absorberes laserstrålen bare delvis. Den maksimale skjærehastigheten øker med økningen av laserkraften, og avtar nesten omvendt med økningen av tykkelsen på arket og økningen av smeltetemperaturen til materialet. Ved en viss lasereffekt er den begrensende faktoren lufttrykket ved spalten og materialets varmeledningsevne. Lasersmelting og -skjæring kan oppnå oksidasjonsfrie snitt for jernmaterialer og titanmetaller. Laserkrafttettheten som produserer smelting, men ikke gassdannelse, er mellom 104W/cm2-105W/cm2 for stålmaterialer.

Fordampet skjæring

I laserforgassingsskjæringsprosessen er hastigheten på materialets overflatetemperatur som stiger til kokepunktstemperaturen så rask at det er nok til å unngå smelting forårsaket av varmeledning, slik at en del av materialet fordamper til damp og forsvinner, og en del av materiale sprayes fra bunnen av spalten med hjelpegass Strømmen blåser bort. I dette tilfellet kreves det svært høy lasereffekt.

For å forhindre at materialdamp kondenserer på spalteveggen, må tykkelsen på materialet ikke overstige laserstrålens diameter i stor grad. Denne prosessen er derfor kun egnet for bruksområder hvor fjerning av smeltet materiale må unngås. Denne behandlingen brukes faktisk bare i områder hvor jernbaserte legeringer er svært små.

Denne prosessen kan ikke brukes for materialer som tre og visse keramiske materialer som ikke er i smeltet tilstand og som derfor neppe vil tillate materialdampen å kondensere på nytt. I tillegg krever disse materialene vanligvis tykkere kutt. Ved laserforgassingsskjæring avhenger optimal strålefokus av materialtykkelse og strålekvalitet. Laserkraften og fordampningsvarmen har bare en viss innflytelse på den optimale fokusposisjonen. Ved en viss tykkelse på arket er den maksimale skjærehastigheten omvendt proporsjonal med fordampningstemperaturen til materialet. Den nødvendige lasereffekttettheten er større enn 108W/cm2 og avhenger av materialet, skjæredybden og strålefokusposisjonen. Ved en viss arktykkelse, forutsatt tilstrekkelig laserkraft, begrenses den maksimale skjærehastigheten av gassstrålehastigheten.

Kontrollert bruddskjæring

For sprø materialer som lett blir skadet av varme, utføres høyhastighets og kontrollerbar skjæring ved laserstråleoppvarming, som kalles kontrollert bruddskjæring. Hovedinnholdet i denne skjæreprosessen er: laserstrålen varmer opp et lite område av det sprø materialet, noe som forårsaker en stor termisk gradient og alvorlig mekanisk deformasjon i dette området, noe som fører til dannelse av sprekker i materialet. Så lenge en jevn varmegradient opprettholdes, kan laserstrålen lede sprekker i hvilken som helst ønsket retning.

Oksidasjonssmeltende skjæring (laserskjæring)

Smelting og skjæring bruker vanligvis inertgass. Hvis det erstattes av oksygen eller andre aktive gasser, antennes materialet under bestrålingen fra laserstrålen, og det oppstår en voldsom kjemisk reaksjon med oksygen for å generere en annen varmekilde for å varme opp materialet ytterligere, som kalles oksidativ smelting og skjæring.

På grunn av denne effekten, for konstruksjonsstål med samme tykkelse, er kuttehastigheten som kan oppnås ved denne metoden høyere enn for smelteskjæring. På den annen side kan denne metoden ha dårligere kuttekvalitet sammenlignet med fusjonsskjæring. Faktisk vil det gi bredere snitt, tydelig ruhet, økt varmepåvirket sone og dårligere kantkvalitet. Laserskjæring er ikke bra når prved å bruke presisjonsmodeller og skarpe hjørner (det er fare for å brenne seg av de skarpe hjørnene). En pulserende laser kan brukes for å begrense den termiske påvirkningen, og laserens kraft bestemmer skjærehastigheten. Ved en viss lasereffekt er den begrensende faktoren oksygentilførselen og materialets varmeledningsevne.