Laserskæring er en præcis og effektiv fremstillingsproces, der bruger en usynlig lysstråle til at skære gennem materialer, hvilket giver adskillige fordele i forhold til traditionelle mekaniske skæremetoder. Med sin høje nøjagtighed, hurtige skærehastighed og evne til at skære komplekse former erstatter laserskæring gradvist traditionelle metalskæringsteknikker.
-
Sammensætning af laserskæreudstyr
En laserskæremaskine består af flere nøglekomponenter, herunder lasergeneratoren, stråleleveringssystem, numerisk kontrolbevægelsessystem, automatisk fokuseringsskærehoved, arbejdsbord og højtryksgasforsyningssystem. Forskellige parametre påvirker laserskæringsprocessen, hvoraf nogle afhænger af lasergeneratorens og maskinens tekniske ydeevne, mens andre er variable.
-
Nøgleparametre for laserskæring
For at opnå optimale skæreresultater er det vigtigt at forstå følgende nøgleparametre:
1. Beam Mode
Stråletilstanden, også kendt som Gauss-tilstanden, er den ideelle tilstand til skæring, som typisk findes i lasergeneratorer med lav effekt (<1 kW). Multi-mode, a mixture of high-order modes, has lower cutting ability and focusability compared to single-mode lasers.
| Bord. 1 single-mode laserskæringsprocesparametre for almindelige materialer | |||||
| Materiale | Tykkelse (mm) | Hjælpegas | Skærehastighed (cm/min) | Spaltebredde (mm) | Lasereffekt (w) |
| Lavt kulstofstål | 3 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| Rustfri pande | 1 | O2 | 150 | 0.1 | 250 |
| Titanium legering | 10(40) | O2 | 280(50) | 1.50(3.5) | 250 |
| Økologisk transparent glas | 10 | N2 | 80 | 0.7 | 250 |
| Alumina | 1 | O2 | 300 | 0.1 | 250 |
| Polyester tæppe | 10 | N2 | 260 | 0.5 | 250 |
| Bomuldsstof (flerlag) | 15 | N2 | 90 | 0.5 | 250 |
| Pap | 0.5 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| Bølgepap | 8 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| Kvartsglas | 1.9 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| Polypropylen | 5.5 | N2 | 70 | 0.5 | 250 |
| Polystyren | 3.2 | N2 | 420 | 0.4 | 250 |
| Hård polyvinylchlorid | 7 | N2 | 120 | 0.5 | 250 |
| Fiberforstærket plast | 3 | N2 | 60 | 0.3 | 250 |
| Træ (krydsfiner) | 18 | N2 | 20 | 0.7 | 250 |
| Lavt kulstofstål | 1 | N2 | 450 | 中 | 500 |
| 3 | N2 | 150 | --- | 500 | |
| 6 | N2 | 50 | 0.15 | 500 | |
| 1.2 | O2 | 600 | 0.15 | 500 | |
| 2 | O2 | 400 | 0.20 | 500 | |
| 3 | O2 | 250 | --- | 500 | |
| Rustfrit stål | 1 | O2 | 300 | --- | 500 |
| 3 | O2 | 120 | --- | 500 | |
| Krydsfiner | 18 | N2 | 350 | --- | 500 |
| Bord. 2 multi-mode laserskæringsparametre af almindelige materialer | ||||
| Materialer | Pladetykkelse (mm) | Skærehastighed (cm/min) | Spaltebredde (mm) | Lasereffekt (kw) |
| Aluminium | 12 | 230 | 1 | 15 |
| Kulstofstål | 6 | 230 | 1 | 15 |
| Rustfrit stål (0Cr18Ni9) | 4.6 | 130 | 2 | 20 |
| Bor/epoxy komposit | 8 | 165 | 1 | 15 |
| Fiber/epoxy kompositter | 12 | 460 | 0.6 | 20 |
| Krydsfiner | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| Plexiglas | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| Glas | 9.4 | 150 | 1 | 20 |
| Beton | 38 | 5 | 6 | 8 |
2. Laser Power
Den nødvendige lasereffekt afhænger af materialet, der skæres, materialetykkelse og krav til skærehastighed. Laserkraft påvirker skæretykkelsen, hastigheden og skæresnittet markant. Generelt giver øget lasereffekt mulighed for at skære tykkere materialer, hurtigere skærehastigheder og bredere skærebredder.
3. Fokusposition
Fokuspositionen har en væsentlig indflydelse på snittets bredde. Typisk er fokus indstillet på ca. 1/3 af materialetykkelsen under overfladen, hvilket resulterer i den maksimale skæredybde og minimale skærebredde.
4. Brændvidde
Ved skæring af tykke stålplader anbefales en længere brændvidde for at opnå en lodret skæreflade af høj kvalitet. En længere brændvidde resulterer i en større strålediameter, hvilket reducerer effekttætheden og skærehastigheden. For at opretholde en ensartet skærehastighed er det nødvendigt at øge lasereffekten. Til skæring af tynde plader foretrækkes en kortere brændvidde, hvilket resulterer i en mindre strålediameter, højere effekttæthed og hurtigere skærehastighed.
5. Assist gas
Ilt bruges almindeligvis som hjælpegas ved skæring af kulstoffattigt stål, da det udnytter jern-ilt-forbrændingsreaktionen til at forbedre skæreprocessen, hvilket resulterer i hurtigere skærehastigheder og snit af høj kvalitet. Hjælpegassens tryk påvirker skæreprocessen, hvor højere tryk øger den kinetiske energi og slaggefjernelsesevnen.
6. Dysestruktur
Dysestrukturen og åbningsstørrelsen påvirker også laserskærekvaliteten og effektiviteten. Forskellige skærekrav nødvendiggør brugen af forskellige dyser. Almindelige dyseformer omfatter cirkulære, koniske og rektangulære former. Laserskæring anvender typisk koaksial (gasflow og lysakse justeret) blæser, og styring af afstanden mellem dyseudgangen og emnets overflade ({{0}}.5-2,0 mm) sikrer en stabil skæring behandle.
| Bord. 3 eksempler på laserskæringsprocesparametre for almindelige metalmaterialer |
||||
| Materiale | Tykkelse mm | Hjælpegas | Skærehastighed cm/min | Lasereffekt kW |
| Lavt kulstof stål | 1 | O2 | 900 | 1000 |
| 1.5 | 300 | 300 | ||
| 3 | 200 | 300 | ||
| 6 | 100 | 1000 | ||
| 16.2 | 114 | 4000 | ||
| 35 | 50 | 4000 | ||
| 30CrMnSi | 1 | 200 | 500 | |
| 3 | 120 | 500 | ||
| 6 | 50 | 500 | ||
| Rustfrit stål | 0.5 | 450 | 250 | |
| 1 | 800 | 1000 | ||
| 1.6 | 456 | 1000 | ||
| 3.2 | 180 | 500 | ||
| 4.8 | 400 | 2000 | ||
| 6 | 80 | 1000 | ||
| 6.3 | 150 | 2000 | ||
| 12 | 40 | 2000 | ||
| Titanium legering | 3 | 1300 | 250 | |
| 8 | 300 | 250 | ||
| 10 | 280 | 250 | ||
| 40 | 50 | 250 | ||
