Huvudprocessen för laserskärmaskin

1. Förångningsskärning
Under laserförgasningsskärningsprocessen stiger materialets yttemperatur till kokpunktstemperaturen så snabbt att det räcker för att undvika smältning orsakad av värmeledning, så en del av materialet förångas till ånga och försvinner, och en del av materialet stöts ut från botten av slitsen av hjälpgasen. Flödet blåser bort. Mycket höga lasereffekter krävs i detta fall.
För att förhindra att materialånga kondenserar på snittväggarna får materialets tjocklek inte avsevärt överstiga laserstrålens diameter. Denna process är därför endast lämplig för tillämpningar där utsläpp av smält material måste undvikas. Denna bearbetning används praktiskt taget endast i små användningsområden för järnbaserade legeringar.
Denna process kan inte användas för material, såsom trä och viss keramik, som inte har ett smält tillstånd och därför är mindre benägna att tillåta materialångan att återkondensera. Dessutom uppnår dessa material vanligtvis tjockare snitt. Vid laserångskärning beror optimal strålfokusering på materialtjocklek och strålkvalitet. Laserkraft och förångningsvärme har bara en viss inverkan på den optimala fokuspositionen. När plattans tjocklek är konstant är den maximala skärhastigheten omvänt proportionell mot materialets förgasningstemperatur. Den erforderliga lasereffekttätheten är större än 108W/cm2 och beror på materialet, skärdjupet och strålens fokusposition. Vid en viss tjocklek på plåten, förutsatt att det finns tillräcklig laserkraft, begränsas den maximala skärhastigheten av gasstrålens hastighet.
2. Smältskärning
Vid lasersmältskärning smälts arbetsstycket delvis och det smälta materialet sprutas ut med hjälp av luftflöde. Eftersom överföringen av materialet endast sker i flytande tillstånd, kallas processen laserfusionsskärning.
Laserstrålen i kombination med inert skärgas av hög renhet driver det smälta materialet ut ur skäret, men själva gasen deltar inte i skärningen. Laserskärning kan uppnå högre skärhastighet än förgasningsskärning. Energin som krävs för förgasning är i allmänhet högre än den som krävs för att smälta materialet. Vid laserfusionsskärning absorberas laserstrålen endast delvis. Den maximala skärhastigheten ökar med ökningen av lasereffekten och minskar nästan omvänt proportionellt mot ökningen av plåttjocklek och materialsmältningstemperatur. Vid en viss lasereffekt är den begränsande faktorn lufttrycket vid skäret och materialets värmeledningsförmåga. Lasersmältskärning kan erhålla oxidationsfria skärningar för järnmaterial och titanmetaller. Lasereffekttätheten som producerar smältning men mindre än förgasning är mellan 104W/cm2 och 105W/cm2 för stålmaterial.
3. Oxidationssmältskärning (skärning med laserflammor)
Fusionsskärning använder vanligtvis inert gas. Om det ersätts med syre eller annan aktiv gas antänds materialet under laserstrålens bestrålning, och en våldsam kemisk reaktion sker med syre för att generera ytterligare en värmekälla, som ytterligare värmer materialet, vilket kallas oxidationssmältskärning. .
På grund av denna effekt kan högre skärhastigheter erhållas med denna metod än med smältskärning för samma tjocklek av konstruktionsstål. Å andra sidan kan denna metod ha sämre skärkvalitet än smältskärning. Den producerar faktiskt bredare snitt, märkbar strävhet, ökad värmepåverkad zon och sämre kantkvalitet. Laserskärning är dåligt för precisionsmodeller och skarpa hörn (risk för att bränna av skarpa hörn). Lasrar i pulsat läge kan användas för att begränsa termiska effekter, och laserns kraft bestämmer skärhastigheten. Vid en viss lasereffekt är de begränsande faktorerna syretillförseln och materialets värmeledningsförmåga.
4. Kontrollera brottskärning
För spröda material som lätt skadas av värme utförs höghastighets och kontrollerbar skärning genom laserstråleuppvärmning, vilket kallas kontrollerad brottskärning. Huvudinnehållet i denna skärprocess är att laserstrålen värmer ett litet område av sprött material, vilket orsakar en stor termisk gradient och allvarlig mekanisk deformation i detta område, vilket resulterar i att det bildas sprickor i materialet. Så länge som en enhetlig uppvärmningsgradient upprätthålls kan laserstrålen rikta sprickor i vilken riktning som helst.