{"id":30853,"date":"2024-10-08T09:03:52","date_gmt":"2024-10-08T09:03:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.harsle.com\/?p=30853"},"modified":"2024-12-20T05:44:36","modified_gmt":"2024-12-20T05:44:36","slug":"principle-classification-of-laser-cutting","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/principle-classification-of-laser-cutting\/","title":{"rendered":"Die grundlegende Klassifizierung und Merkmale des Laserschneidens"},"content":{"rendered":"

1. <\/strong>Prinzip und Klassifizierung des Laserschneidens<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

\u25cf Prinzip des Laserschneidens<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Der Laserschneiden<\/a> verwendet zum Arbeiten einen fokussierten Strahl mit hoher Leistungsdichte, sodass das bestrahlte Material schnell geschmolzen, verdampft, abgetragen oder entz\u00fcndet wird und das geschmolzene Material durch einen Hochgeschwindigkeitsluftstrom koaxial zum Strahl weggeblasen wird, wodurch das Werkst\u00fcck geschnitten wird.<\/p>\n\n\n\n

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Wenn der Laserstrahl mit dem Material interagiert, laufen verschiedene Prozesse ab. Die vom Laserstrahl erzeugte intensive Hitze erh\u00f6ht die Temperatur des Materials rapide, wodurch es schmilzt, verdampft oder eine chemische Reaktion eingeht. Die spezifische Interaktion h\u00e4ngt von den Materialeigenschaften wie Absorptionskoeffizient und Schmelzpunkt sowie den Laserparametern wie Leistungsdichte und Pulsdauer ab.<\/p>\n\n\n\n

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Bei Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt, wie z. B. Kunststoffen, kann der Laserstrahl das Material beim Schneiden schmelzen. Das geschmolzene Material wird dann von einem Gasstrahl weggeblasen, wodurch eine Schnittfuge (die Schnittbreite) entsteht. Bei Materialien mit h\u00f6herem Schmelzpunkt, wie z. B. Metallen, verdampft der Laserstrahl das Material direkt und erzeugt so einen schmalen und pr\u00e4zisen Schnitt.<\/p>\n\n\n\n

Gasunterst\u00fctzung wird beim Laserschneiden h\u00e4ufig eingesetzt, um den Schneidprozess zu verbessern. Ein Gas, beispielsweise Sauerstoff oder Stickstoff, wird durch die D\u00fcse des Schneidkopfes auf die Materialoberfl\u00e4che geblasen. Das Gas hilft, geschmolzenes oder verdampftes Material aus der Schnittzone zu entfernen, k\u00fchlt das Material ab und verhindert die Bildung von Graten oder Schlacke. Die Wahl des Gases h\u00e4ngt vom zu schneidenden Material und der gew\u00fcnschten Schnittqualit\u00e4t ab.<\/p>\n\n\n\n

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Die Schnittbreite wird durch verschiedene Faktoren bestimmt, darunter Laserleistung, Brennfleckgr\u00f6\u00dfe, Materialdicke und Schnittgeschwindigkeit. Durch Anpassung dieser Parameter l\u00e4sst sich die Schnittbreite steuern, um die gew\u00fcnschte Schnittpr\u00e4zision zu erreichen. Beim Laserschneiden kann es zudem zu einer Verj\u00fcngung kommen, bei der der Schnitt eine leicht konische Form aufweist. Der Verj\u00fcngungswinkel h\u00e4ngt von den Materialeigenschaften und Laserparametern ab und kann durch Optimierung der Schnittbedingungen minimiert werden.<\/p>\n\n\n\n

\u25cfLasergrundlagen:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Ein Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ist ein Ger\u00e4t, das einen konzentrierten Strahl koh\u00e4renten Lichts erzeugt. Er besteht aus drei Hauptkomponenten: einem aktiven Medium, einer Energiequelle und einem optischen Resonator. Das aktive Medium, das fest, fl\u00fcssig oder gasf\u00f6rmig sein kann, emittiert Photonen, wenn es durch die Energiequelle angeregt wird. Der optische Resonator reflektiert die Photonen durch das aktive Medium hin und her und verst\u00e4rkt und richtet die Lichtwellen aus. Dieser Prozess f\u00fchrt zur Bildung eines starken und koh\u00e4renten Laserstrahls.<\/p>\n\n\n\n

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\u25cf\u00a0Laserschneiden<\/a> Einstufung<\/strong><\/p>\n\n\n\n

In Laserschneidmaschinen kommen verschiedene Lasertypen zum Einsatz, darunter CO2-Laser, Nd:YAG-Laser und Faserlaser. CO2-Laser sind der am weitesten verbreitete Typ und verwenden eine Mischung aus Kohlendioxid, Stickstoff und Helium als aktives Medium. Nd:YAG-Laser nutzen einen Festk\u00f6rperkristall, beispielsweise Neodym-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat, als aktives Medium. Faserlaser hingegen verwenden eine mit Seltenerdelementen dotierte Glasfaser als aktives Medium. Jeder Lasertyp hat seine einzigartigen Eigenschaften und eignet sich f\u00fcr bestimmte Schneidanwendungen.<\/p>\n\n\n\n

1)<\/strong> CO2-Laser<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Wird h\u00e4ufig zum Schneiden nichtmetallischer Materialien wie Holz, Kunststoff, Glas und Textilien verwendet. Mit der richtigen Einrichtung k\u00f6nnen auch Metalle wie Weichstahl, Edelstahl und Aluminium geschnitten werden.<\/p>\n\n\n\n

2) Laserverdampfungsschneiden<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Das Werkst\u00fcck wird durch einen Laserstrahl mit hoher Energiedichte erhitzt. Die Temperatur steigt schnell an, der Siedepunkt des Materials wird innerhalb k\u00fcrzester Zeit erreicht und das Material beginnt zu verdampfen. Diese D\u00e4mpfe werden mit hoher Geschwindigkeit ausgesto\u00dfen, und w\u00e4hrend des Dampfaussto\u00dfes bildet sich ein Schlitz im Material. Die Verdampfungsw\u00e4rme des Materials ist im Allgemeinen hoch, sodass f\u00fcr das Laservergasungsschneiden eine hohe Leistung und Leistungsdichte erforderlich ist.<\/p>\n\n\n\n

Das Laserverdampfungsschneiden wird h\u00e4ufig zum Schneiden sehr d\u00fcnner metallischer und nichtmetallischer Materialien verwendet.<\/p>\n\n\n\n

3) Laserschmelzschneiden<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Beim Schmelzen und Schneiden mit dem Laser wird das Metall durch Lasererhitzung geschmolzen. Anschlie\u00dfend wird das nichtoxidierende Gas durch eine koaxial zum Lichtstrahl angeordnete D\u00fcse gespr\u00fcht. Durch den starken Druck des Gases wird das fl\u00fcssige Metall ausgesto\u00dfen und bildet einen Schlitz. Beim Laserschmelzen und -schneiden muss das Metall nicht vollst\u00e4ndig verdampft werden, und die erforderliche Energie betr\u00e4gt nur 1\/10 der beim Verdampfen ben\u00f6tigten Energie.<\/p>\n\n\n\n

Das Laserschmelzschneiden wird haupts\u00e4chlich zum Schneiden einiger nicht oxidierbarer Materialien oder aktiver Metalle verwendet.<\/p>\n\n\n\n

4) Laser-Sauerstoffschneiden<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Das Prinzip des Laser-Sauerstoffschneidens \u00e4hnelt dem Autogenschneiden. Es verwendet einen Laser als Vorw\u00e4rmquelle und ein aktives Gas wie Sauerstoff als Schneidgas. Einerseits wirkt das eingespritzte Gas auf das Schneidmetall und l\u00f6st eine Oxidationsreaktion aus, bei der eine gro\u00dfe Menge Oxidationsw\u00e4rme freigesetzt wird. Andererseits werden das geschmolzene Oxid und die Schmelze aus der Reaktionszone herausgeblasen und bilden einen Schlitz im Metall.<\/p>\n\n\n\n

Da die Oxidationsreaktion w\u00e4hrend des Schneidvorgangs eine gro\u00dfe Menge W\u00e4rme erzeugt, betr\u00e4gt die f\u00fcr das Laseroxidationsschneiden erforderliche Energie nur die H\u00e4lfte des Energiebedarfs beim Schmelzschneiden und die Schneidgeschwindigkeit ist viel h\u00f6her als beim Laserverdampfungsschneiden und beim Schmelzschneiden.<\/p>\n\n\n\n

Das Laser-Sauerstoffschneiden wird haupts\u00e4chlich f\u00fcr Kohlenstoffstahl, Titanstahl und w\u00e4rmebehandelte Metallmaterialien wie W\u00e4rmebehandlungen verwendet.<\/p>\n\n\n\n

5) Laserschneiden und Kontrollbruch<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Beim Laserritzen wird die Oberfl\u00e4che spr\u00f6den Materials mit einem hochenergetischen Laser abgetastet, sodass das Material durch Hitze bis zu einer kleinen Rille verdampft wird. Anschlie\u00dfend wird ein bestimmter Druck ausge\u00fcbt, wodurch das spr\u00f6de Material an der kleinen Rille rei\u00dft. Laser zum Laserritzen sind im Allgemeinen g\u00fctegeschaltete Laser und CO2-Laser.<\/p>\n\n\n\n

Die Steuerung des Bruchs erfolgt \u00fcber eine durch die Lasergravur erzeugte steile Temperaturverteilung, die im spr\u00f6den Material lokale thermische Spannungen erzeugt und so zu einem Bruch des Materials f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

\u25cfLaserschneidprozess<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Der Laserschneidprozess umfasst mehrere Schritte. Zun\u00e4chst wird der Laserstrahl von der Laserquelle erzeugt und durch eine Reihe von Spiegeln und Linsen zum Schneidkopf geleitet. Der Schneidkopf enth\u00e4lt eine Fokussieroptik, die den Laserstrahl auf einen kleinen Punkt konzentriert. Der fokussierte Laserstrahl wird dann auf das zu schneidende Material gerichtet.<\/p>\n\n\n\n

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2. Laserschneidfunktionen<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

\u25cf Vorteil<\/strong><\/p>\n\n\n\n

1) Gute Schnittqualit\u00e4t<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Durch den kleinen Laserspot, die hohe Energiedichte und die schnelle Schnittgeschwindigkeit kann beim Laserschneiden eine bessere Schnittqualit\u00e4t erzielt werden.<\/p>\n\n\n\n

2) Hohe Schneideffizienz<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Aufgrund der \u00dcbertragungseigenschaften des Lasers ist die Laserschneidmaschine im Allgemeinen mit mehreren NC-gesteuerten Arbeitstischen ausgestattet, und der gesamte Schneidvorgang kann numerisch gesteuert werden. W\u00e4hrend des Betriebs k\u00f6nnen Sie durch einfaches \u00c4ndern des NC-Programms Teile unterschiedlicher Form schneiden, zweidimensional schneiden und dreidimensionales Schneiden realisieren.<\/p>\n\n\n\n

3) Schnelle Schnittgeschwindigkeit<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Beim Laserschneiden sind keine Befestigungsmaterialien f\u00fcr Vorrichtungen erforderlich, wodurch Vorrichtungen und zus\u00e4tzliche Zeit f\u00fcr das Be- und Entladen eingespart werden.<\/p>\n\n\n\n

4) Ber\u00fchrungsloses Schneiden<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Beim Laserschneiden kommt es zu keinem Kontakt zwischen Brenner und Werkst\u00fcck und es entsteht kein Werkzeugverschlei\u00df. Um Teile unterschiedlicher Form zu bearbeiten, ist kein Werkzeugwechsel erforderlich. \u00c4ndern Sie einfach die Ausgabeparameter des Lasers. Der Laserschneidprozess ist ger\u00e4uscharm, vibrationsarm und umweltfreundlich.<\/p>\n\n\n\n

\u25cf Nachteil<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Laserschneiden Aufgrund der begrenzten Laserleistung und des Ger\u00e4tevolumens k\u00f6nnen beim Laserschneiden nur Platten und Rohre mittlerer und geringer Dicke geschnitten werden, und die Schnittgeschwindigkeit nimmt mit zunehmender Dicke des Werkst\u00fccks erheblich ab.<\/p>\n\n\n\n

Laserschneidger\u00e4te sind teuer und erfordern eine einmalige Investition.<\/p>\n\n\n\n

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