Lazer Kesim 101: Prensipler ve Benzersiz Özellikler

Lazer Kesim Prensibi

Lazer kesim Lazer ışınını iş parçasının yüzeyine yoğunlaştırmak için bir odaklama merceği kullanır ve malzemenin erimesine neden olur. Aynı anda, lazer ışını ile eş eksenli sıkıştırılmış bir gaz erimiş malzemeyi üfleyerek uzaklaştırır. Lazer ışını ve iş parçası belirli bir yol boyunca birbirlerine göre hareket eder ve böylece belirli bir şekle sahip bir kesim oluşturur. Lazer ışını lazer prensi̇bi̇ kesme işlemi Şekil 1'de gösterilmiştir.

1-Lazer jeneratörü
2-Lazer ışını
3-Yansıtıcı ayna
4- Odaklama lensi
5-Gaz yardımı
6-Nozul
7-İş parçası

Lazer Kesimin Sınıflandırılması

Lazer kesim dört kategoride sınıflandırılabilir: lazer füzyon kesimi, lazer buharlaştırma kesimi, lazer oksijen kesimi ve kontrollü kırılma ile lazer kazıma.

Lazer Füzyon Kesim

Lazer derin nüfuziyet kaynağına benzer şekilde, lazer füzyon kesimi metal malzemeyi eritmek için lazer ısıtmayı kullanır. Daha sonra, oksitleyici olmayan bir gaz (Ar, He, N, vb.) lazer ışını ile eş eksenli bir nozülden püskürtülerek sıvı metali uçurur ve bir kesim oluşturur.

Lazer füzyon kesim, öncelikle kolay oksitlenmeyen malzemelerin kesilmesinde veya aktif metallerPaslanmaz çelik, titanyum ve titanyum alaşımları, alüminyum ve alüminyum alaşımları gibi.

Lazer Buharlaştırmalı Kesim

Bu yöntem, iş parçasının yüzeyini ısıtmak için yüksek güç yoğunluklu bir lazer ışını kullanır ve sıcaklığın son derece kısa bir süre içinde malzemenin kaynama noktasına hızla yükselmesine neden olur. Malzeme hızla buharlaşmaya başlar, bir kısmı buhara dönüşür ve geri kalanı kesimin altından üflenen sıvı ve katı parçacıklar oluşturarak kesimi oluşturur.

Lazer buharlaştırmalı kesim genellikle son derece ince metal malzemeler ve kağıt, kumaş, ahşap, plastik ve kauçuk gibi metal olmayan malzemeler için kullanılır.

Lazer Oksijen Kesim

Lazer oksijen kesiminin prensibi oksiasetilen kesimine benzer. Lazer ışını bir ön ısıtma ısı kaynağı görevi görürken, kesme gazı olarak oksijen ve diğer aktif gazlar kullanılır. Püskürtülen gaz, kesilen metal ile etkileşime girerek büyük miktarda ısı açığa çıkaran bir oksidasyon reaksiyonuna yol açar, bir sonraki metal katmanını ısıtır ve oksitlenmeye devam etmesine neden olur. Aynı anda, erimiş oksitler ve erimiş malzemeler reaksiyon bölgesinden dışarı üflenerek kesimi oluşturur.

Lazer oksijen kesimi, kesme işlemi sırasında oksidasyon reaksiyonu tarafından üretilen önemli ısı nedeniyle lazer füzyon kesiminin yalnızca yarısı kadar enerji gerektirir. Dahası, lazer kesme hızı lazer buharlaştırma kesimi ve lazer füzyon kesiminden çok daha hızlıdır.

Lazer oksijen kesimi, diğer demir dışı metal malzemelerin yanı sıra demir bazlı alaşımlar, titanyum ve alüminyum gibi oksitlenebilen malzemeler için uygundur.

Kontrollü Kırılma ile Lazer Kazıma

Lazer kazıma, küçük bir oluk veya bir dizi küçük delik oluşturmak için kırılgan malzemelerin yüzeyinin yüksek enerji yoğunluklu bir lazer ışını ile taranmasını içerir. Belirli bir basınç uygulamak, kırılgan malzemenin oluk veya delik boyunca çatlamasına neden olur. Kontrollü kırılma, oluğu ısıtmak için lazer ışınını kullanır, kırılgan malzemede yerel termal stres yaratır ve oluk boyunca kırılmasına yol açar.

Kontrollü kırılma ile lazer kazıma, taş, seramik, cam ve dökme demir gibi kırılgan malzemelerin kesilmesi için uygundur.

Lazer Kesimin Özellikleri

Avantajlar:

Yüksek kaliteli kesim

Küçük lazer ışını noktası ve konsantre enerji, iş parçası termal deformasyonunu en aza indirerek dar çentikler (tipik olarak 0,10-0,20 mm genişliğinde), pürüzsüz kesme yüzeyleri, çapak veya cüruf oluşmaması ve tipik olarak makaslamaBöylece ikincil işleme ihtiyacı ortadan kalkar.

Hızlı kesim hızı ve yüksek hassasiyet

Lazer ışınının küçük spot boyutu ve konsantre enerjisi, tel kesmeden önemli ölçüde daha hızlı olan 10 m / dakikaya kadar kesme hızları sağlar.

İş parçasına zarar vermez

Lazer kesim, iş parçası yüzeyiyle temas etmeyen, minimum gürültü ve minimum kirlilik sağlayan temassız bir kesim yöntemidir.

Malzeme sertliği ve şeklinden etkilenmez

Lazer kesim, sertliklerine bakılmaksızın paslanmaz çelik, alüminyum alaşımları ve sert alaşımlar gibi malzemeleri işleyebilir ve ince ve küçük kalınlıktaki boruları ve diğer düzensiz profilleri kesmek de dahil olmak üzere istenen herhangi bir şekli üretebilir.

Metalik olmayan malzemeleri işleme yeteneği

Buna plastik, ahşap, PVC, deri, tekstil ve organik cam dahildir.

Malzeme ve maliyet tasarrufu

Bütün levha yerleştirme ve özel kesim, işçilik ve malzeme maliyetlerini azaltır.

Hızlandırılmış yeni ürün geliştirme

Ürün tasarımları tamamlandıktan sonra, lazer işleme fiziksel ürünleri hızlı bir şekilde üretebilir.

Dezavantajlar:

（1） Lazer gücü ve ekipman boyutu ile sınırlı olan lazer kesim, yalnızca orta ve küçük kalınlıktaki plakaları ve boruları kesmek için uygundur ve artan kalınlıkla birlikte kesme hızı önemli ölçüde azalır.

（2）Yüksek ekipman maliyetleri ve önemli ilk yatırım.

Lazer Kesim Uygulamaları

Lazer kesim çeşitli alanlarda geniş uygulama alanı bulmaktadır. Otomotiv imalat sektöründe, üç boyutlu lazer kesim makineleri otomobil prototiplerinin üretiminde ve küçük seri üretimde yaygın olarak kullanılmaktadır. Alüminyum ve paslanmaz çelik gibi yaygın ince plakaların ve şeritlerin lazerle kesilmesi, 10 m/dak'ya varan kesme hızlarına ulaşarak üretim hazırlık döngülerini önemli ölçüde azaltmış ve esnek atölye üretimine olanak sağlamıştır.

Havacılık ve uzay endüstrisinde, lazer kesim öncelikle titanyum alaşımları, alüminyum alaşımları, nikel alaşımları, krom alaşımları, berilyum oksit ve kompozit malzemeler gibi özel havacılık ve uzay malzemelerini kesmek için kullanılır. Lazer kesim kullanılarak işlenen havacılık ve uzay bileşenleri arasında motor alev tüpleri, ince duvarlı titanyum alaşımlı muhafazalar, uçak çerçeveleri, titanyum kaplama, kanat direkleri, kuyruk paneli panelleri ve helikopter ana rotor kanatları bulunur.

Lazer kesim teknolojisi, metalik olmayan malzemeler alanında da geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir ve silikon nitrür, seramik, kuvars gibi yüksek sertlikte, kırılgan malzemelerin yanı sıra kumaş, kağıt, plastik levha ve kauçuk gibi esnek malzemelerin kesilmesini sağlar. Örneğin, giysi üretiminde giysi yerleştirme için lazerlerin kullanılması 10% ila 20% kumaş tasarrufu sağlayabilir ve verimliliği üç kattan fazla artırabilir.