Лазерне різання – це технологія термічної обробки, яка ґрунтується на точному розділенні, досягнутому завдяки взаємодії високо{0}}енергетичного лазерного променя та матеріалів. Її основний принцип полягає в контрольованому перетворенні світлової та теплової енергії, що призводить до швидкого плавлення, випаровування або загоряння локалізованого матеріалу заготовки. За допомогою допоміжного газового потоку розплавлений або випарований матеріал видаляється, таким чином утворюючи суцільний і чистий розріз. Ця технологія об’єднує знання з багатьох дисциплін, таких як оптика, термодинаміка, матеріалознавство та автоматичне керування, що забезпечує високу-точність і високу{5}}швидкісне різання як металевих, так і не-металевих матеріалів.
Лазерна генерація походить від принципу вимушеного випромінювання. У лазері робоче середовище (наприклад, оптичне волокно, газ CO₂ або твердий кристал) зазнає інверсії заселеності під дією збудження джерела накачування, утворюючи область посилення. Коли фотони поширюються туди-сюди всередині резонансної порожнини та викликають випромінювання більшої кількості фотонів однакової частоти, фази та напрямку, генерується високо-яскравий, високонаправлений і висококогерентний лазерний промінь. Після формування та фокусування за допомогою оптичної системи лазерний промінь може бути стиснутий у надзвичайно тонку пляму діаметром від десятків до сотень мікрометрів, таким чином створюючи надзвичайно високу щільність енергії на поверхні заготовки.
Під час різання сфокусований лазерний промінь проектується вертикально або похило на поверхню матеріалу. Світлова енергія швидко перетворюється на теплову енергію, що призводить до підвищення температури ураженої ділянки до точки плавлення або навіть точки кипіння матеріалу за дуже короткий час. За цих умов металевий матеріал плавиться або випаровується, а деякі матеріали також вступають у хімічні реакції з допоміжним газом (наприклад, екзотермічне окислення вуглецевої сталі в атмосфері кисню), що ще більше збільшує споживання енергії. Допоміжний газ (зазвичай кисень, азот або стиснене повітря) викидається з високою швидкістю через коаксіальне сопло. Це служить двом цілям: по-перше, воно видуває розплавлений або випарований матеріал із пропилу, запобігаючи повторному-конденсуванню шлаку на розрізі; по-друге, забезпечує додаткову хімічну енергію в окислювальному газовому середовищі, збільшуючи швидкість різання.
Якість і ефективність різання залежать від узгодженого узгодження потужності лазера, якості променя, положення фокусної точки, швидкості різання, а також типу та тиску допоміжного газу. Потужність визначає загальну витрату енергії в одиницю часу, тоді як швидкість впливає на тривалість взаємодії енергії з матеріалом; обидва разом контролюють надходження тепла до пропилу. Положення фокусної точки впливає на розмір плями та розподіл щільності енергії, таким чином визначаючи проникнення різання та морфологію поперечного-перерізу. Імпульс допоміжного газу видаляє шлак і утворює захисну атмосферу, запобігаючи окисленню, зміні кольору або забрудненню різу.
Уся обробка точно контролюється системою ЧПК, яка точно контролює траєкторію лазерної головки та параметри процесу, забезпечуючи високу-точність відстеження складних дво-чи три-вимірних контурів. Сучасне обладнання для лазерного різання також може включати датчики для моніторингу зсуву фокусної точки, коливань потужності та змін тиску газу в режимі реального часу, використовуючи замкнутий -цикл керування для своєчасної корекції та забезпечення узгодженості в пакетній обробці.
Підсумовуючи, принцип роботи лазерного різання базується на лазерному промені високої-енергії-як основної рушійної сили. Завдяки багато{3}}поєднанню світла, тепла та сили він забезпечує швидке локальне видалення матеріалу та завершує високоточне-формування під інтелектуальним контролем. Цей принцип надає лазерному різанню широку адаптивність матеріалів і чудову гнучкість обробки, що робить його незамінним у високо-виробництві, точних інструментах і-великомасштабному індивідуальному виробництві.
