{"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\/pl\/principle-classification-of-laser-cutting\/","title":{"rendered":"Podstawowa klasyfikacja i charakterystyka ci\u0119cia laserowego"},"content":{"rendered":"

1. <\/strong>Zasada i klasyfikacja ci\u0119cia laserowego<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

\u25cf Zasada ci\u0119cia laserowego<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Ten ci\u0119cie laserowe<\/a> wykorzystuje skoncentrowan\u0105 wi\u0105zk\u0119 o du\u017cej g\u0119sto\u015bci mocy, dzi\u0119ki czemu napromieniowany materia\u0142 ulega szybkiemu stopieniu, odparowaniu, ablacji lub zap\u0142onowi, a stopiony materia\u0142 jest zdmuchiwany przez szybki przep\u0142yw powietrza wsp\u00f3\u0142osiowy z wi\u0105zk\u0105, co powoduje przeci\u0119cie obrabianego przedmiotu.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Gdy wi\u0105zka lasera oddzia\u0142uje z materia\u0142em, zachodzi kilka proces\u00f3w. Intensywne ciep\u0142o generowane przez wi\u0105zk\u0119 laserow\u0105 gwa\u0142townie podnosi temperatur\u0119 materia\u0142u, powoduj\u0105c jego topienie, parowanie lub reakcj\u0119 chemiczn\u0105. Konkretna interakcja zale\u017cy od w\u0142a\u015bciwo\u015bci materia\u0142u, takich jak wsp\u00f3\u0142czynnik absorpcji i temperatura topnienia, a tak\u017ce od parametr\u00f3w lasera, takich jak g\u0119sto\u015b\u0107 mocy i czas trwania impulsu.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

W przypadku materia\u0142\u00f3w o niskiej temperaturze topnienia, takich jak tworzywa sztuczne, wi\u0105zka laserowa mo\u017ce stopi\u0107 materia\u0142 podczas ci\u0119cia. Stopiony materia\u0142 jest nast\u0119pnie zdmuchiwany przez strumie\u0144 gazu, tworz\u0105c szczelin\u0119 (szeroko\u015b\u0107 ci\u0119cia). W przypadku materia\u0142\u00f3w o wy\u017cszej temperaturze topnienia, takich jak metale, wi\u0105zka laserowa bezpo\u015brednio odparowuje materia\u0142, zapewniaj\u0105c w\u0105skie i precyzyjne ci\u0119cie.<\/p>\n\n\n\n

Wspomaganie gazowe jest powszechnie stosowane w ci\u0119ciu laserowym w celu usprawnienia procesu ci\u0119cia. Gaz, taki jak tlen lub azot, jest wdmuchiwany przez dysz\u0119 g\u0142owicy tn\u0105cej na powierzchni\u0119 materia\u0142u. Gaz pomaga usun\u0105\u0107 stopiony lub odparowany materia\u0142 ze strefy ci\u0119cia, sch\u0142adza materia\u0142 i zapobiega powstawaniu zadzior\u00f3w i \u017cu\u017clu. Wyb\u00f3r gazu zale\u017cy od ci\u0119tego materia\u0142u i po\u017c\u0105danej jako\u015bci ci\u0119cia.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Szeroko\u015b\u0107 szczeliny, czyli szeroko\u015b\u0107 ci\u0119cia, zale\u017cy od kilku czynnik\u00f3w, takich jak moc lasera, rozmiar ogniska, grubo\u015b\u0107 materia\u0142u i pr\u0119dko\u015b\u0107 ci\u0119cia. Szeroko\u015b\u0107 szczeliny mo\u017cna kontrolowa\u0107, dostosowuj\u0105c te parametry, aby uzyska\u0107 po\u017c\u0105dan\u0105 precyzj\u0119 ci\u0119cia. Ponadto, ci\u0119cie laserowe mo\u017ce powodowa\u0107 zjawisko zwane sto\u017ckowato\u015bci\u0105, polegaj\u0105ce na nabieraniu przez ci\u0119cie lekko sto\u017ckowego kszta\u0142tu. K\u0105t sto\u017ckowato\u015bci zale\u017cy od w\u0142a\u015bciwo\u015bci materia\u0142u i parametr\u00f3w lasera i mo\u017cna go zminimalizowa\u0107 poprzez optymalizacj\u0119 warunk\u00f3w ci\u0119cia.<\/p>\n\n\n\n

\u25cfPodstawy lasera:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Laser (wzmocnienie \u015bwiat\u0142a poprzez wymuszon\u0105 emisj\u0119 promieniowania) to urz\u0105dzenie wytwarzaj\u0105ce skoncentrowan\u0105 wi\u0105zk\u0119 sp\u00f3jnego \u015bwiat\u0142a. Sk\u0142ada si\u0119 z trzech g\u0142\u00f3wnych element\u00f3w: o\u015brodka czynnego, \u017ar\u00f3d\u0142a energii oraz rezonatora optycznego. O\u015brodek czynny, kt\u00f3ry mo\u017ce by\u0107 cia\u0142em sta\u0142ym, ciecz\u0105 lub gazem, emituje fotony po pobudzeniu przez \u017ar\u00f3d\u0142o energii. Rezonator optyczny odbija fotony w t\u0119 i z powrotem przez o\u015brodek czynny, wzmacniaj\u0105c i wyr\u00f3wnuj\u0105c fale \u015bwietlne. Proces ten prowadzi do powstania silnej i sp\u00f3jnej wi\u0105zki laserowej.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

\u25cf\u00a0Ci\u0119cie laserowe<\/a> klasyfikacja<\/strong><\/p>\n\n\n\n

W urz\u0105dzeniach do ci\u0119cia laserowego stosuje si\u0119 kilka rodzaj\u00f3w laser\u00f3w, w tym lasery CO2, lasery Nd:YAG i lasery \u015bwiat\u0142owodowe. Lasery CO2 s\u0105 najpopularniejsze i wykorzystuj\u0105 mieszanin\u0119 dwutlenku w\u0119gla, azotu i helu jako o\u015brodek czynny. Lasery Nd:YAG wykorzystuj\u0105 jako o\u015brodek czynny kryszta\u0142 cia\u0142a sta\u0142ego, taki jak granat itrowo-glinowy domieszkowany neodymem. Lasery \u015bwiat\u0142owodowe natomiast wykorzystuj\u0105 jako o\u015brodek czynny \u015bwiat\u0142ow\u00f3d domieszkowany pierwiastkami ziem rzadkich. Ka\u017cdy rodzaj lasera ma swoje unikalne w\u0142a\u015bciwo\u015bci i nadaje si\u0119 do okre\u015blonych zastosowa\u0144 ci\u0119cia.<\/p>\n\n\n\n

1)<\/strong> Lasery CO2<\/strong><\/p>\n\n\n\n

U\u017cywane powszechnie do ci\u0119cia materia\u0142\u00f3w niemetalowych, takich jak drewno, plastik, szk\u0142o i tekstylia. Przy odpowiednim ustawieniu nadaj\u0105 si\u0119 r\u00f3wnie\u017c do ci\u0119cia metali, takich jak stal mi\u0119kka, stal nierdzewna i aluminium.<\/p>\n\n\n\n

2) Ci\u0119cie laserowe metod\u0105 parowania<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Przedmiot obrabiany jest nagrzewany wi\u0105zk\u0105 lasera o wysokiej g\u0119sto\u015bci energii. Temperatura gwa\u0142townie ro\u015bnie, materia\u0142 osi\u0105ga temperatur\u0119 wrzenia w bardzo kr\u00f3tkim czasie, po czym zaczyna parowa\u0107, tworz\u0105c par\u0119. Pary te s\u0105 wyrzucane z du\u017c\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105, a w materiale tworzy si\u0119 szczelina. Ciep\u0142o parowania materia\u0142u jest zazwyczaj du\u017ce, dlatego do ci\u0119cia z gazyfikacj\u0105 laserow\u0105 wymagana jest du\u017ca moc i g\u0119sto\u015b\u0107 mocy.<\/p>\n\n\n\n

Ci\u0119cie laserowe z odparowaniem pary jest cz\u0119sto stosowane do ci\u0119cia bardzo cienkich materia\u0142\u00f3w metalowych i niemetalowych.<\/p>\n\n\n\n

3) Ci\u0119cie laserowe<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Podczas topienia i ci\u0119cia laserem, materia\u0142 metalowy jest topiony poprzez nagrzewanie laserowe, a nast\u0119pnie gaz nieutleniaj\u0105cy jest rozpylany przez dysz\u0119 wsp\u00f3\u0142osiow\u0105 z wi\u0105zk\u0105 \u015bwiat\u0142a, a ciek\u0142y metal jest uwalniany pod silnym ci\u015bnieniem gazu, tworz\u0105c szczelin\u0119. Topienie i ci\u0119cie laserowe nie wymaga ca\u0142kowitego odparowania metalu, a wymagana energia stanowi zaledwie 1\/10 energii potrzebnej do ci\u0119cia przez odparowanie.<\/p>\n\n\n\n

Ci\u0119cie laserowe metod\u0105 topienia jest stosowane g\u0142\u00f3wnie do ci\u0119cia niekt\u00f3rych materia\u0142\u00f3w nieutleniaj\u0105cych si\u0119 lub metali aktywnych.<\/p>\n\n\n\n

4) Ci\u0119cie laserowe tlenem<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Zasada ci\u0119cia laserowo-tlenowego jest podobna do ci\u0119cia acetylenowo-tlenowego. Wykorzystuje ono laser jako \u017ar\u00f3d\u0142o ciep\u0142a do nagrzewania wst\u0119pnego oraz gaz aktywny, taki jak tlen, jako gaz tn\u0105cy. Z jednej strony, wtryskiwany gaz oddzia\u0142uje na ci\u0119ty metal, wywo\u0142uj\u0105c reakcj\u0119 utleniania, uwalniaj\u0105c du\u017c\u0105 ilo\u015b\u0107 ciep\u0142a utleniania; z drugiej strony, stopiony tlenek i stop s\u0105 wydmuchiwane ze strefy reakcji, tworz\u0105c szczelin\u0119 w metalu.<\/p>\n\n\n\n

Poniewa\u017c reakcja utleniania zachodz\u0105ca w trakcie ci\u0119cia generuje du\u017c\u0105 ilo\u015b\u0107 ciep\u0142a, energia potrzebna do ci\u0119cia utleniaj\u0105cego laserem stanowi zaledwie po\u0142ow\u0119 energii potrzebnej do ci\u0119cia stopionego materia\u0142u, a pr\u0119dko\u015b\u0107 ci\u0119cia jest znacznie wi\u0119ksza ni\u017c w przypadku ci\u0119cia laserowego przez odparowanie i ci\u0119cia przez topienie.<\/p>\n\n\n\n

Ci\u0119cie laserowe tlenowe stosowane jest g\u0142\u00f3wnie do stali w\u0119glowej, stali tytanowej i materia\u0142\u00f3w metalowych poddawanych obr\u00f3bce cieplnej.<\/p>\n\n\n\n

5) Ci\u0119cie laserowe i kontrola z\u0142ama\u0144<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Grawerowanie laserowe polega na skanowaniu powierzchni kruchego materia\u0142u za pomoc\u0105 lasera o wysokiej g\u0119sto\u015bci energii, co powoduje odparowanie materia\u0142u do ma\u0142ego rowka pod wp\u0142ywem ciep\u0142a, a nast\u0119pnie zastosowanie okre\u015blonego ci\u015bnienia, kt\u00f3re powoduje p\u0119kni\u0119cie kruchego materia\u0142u w tym ma\u0142ym rowku. Lasery do grawerowania laserowego to zazwyczaj lasery Q-switch i lasery CO2.<\/p>\n\n\n\n

P\u0119kni\u0119cia s\u0105 kontrolowane poprzez gwa\u0142towny rozk\u0142ad temperatury generowany przez grawerowanie laserowe, kt\u00f3re generuje lokalne napr\u0119\u017cenia cieplne w kruchym materiale, powoduj\u0105c przerwanie jego ci\u0105g\u0142o\u015bci.<\/p>\n\n\n\n

\u25cfProces ci\u0119cia laserowego<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Proces ci\u0119cia laserowego sk\u0142ada si\u0119 z kilku etap\u00f3w. Najpierw wi\u0105zka laserowa jest generowana przez \u017ar\u00f3d\u0142o laserowe i kierowana przez szereg zwierciade\u0142 i soczewek do g\u0142owicy tn\u0105cej. G\u0142owica tn\u0105ca zawiera uk\u0142ad optyczny skupiaj\u0105cy wi\u0105zk\u0119 laserow\u0105 w ma\u0142ej plamce. Skupiona wi\u0105zka laserowa jest nast\u0119pnie kierowana na ci\u0119ty materia\u0142.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

2. Funkcje ci\u0119cia laserowego<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

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

1) Dobra jako\u015b\u0107 ci\u0119cia<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Ci\u0119cie laserowe pozwala na osi\u0105gni\u0119cie lepszej jako\u015bci ci\u0119cia ze wzgl\u0119du na ma\u0142\u0105 plamk\u0119 lasera, wysok\u0105 g\u0119sto\u015b\u0107 energii i du\u017c\u0105 pr\u0119dko\u015b\u0107 ci\u0119cia.<\/p>\n\n\n\n

2) Wysoka wydajno\u015b\u0107 ci\u0119cia<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Ze wzgl\u0119du na charakterystyk\u0119 transmisji lasera, wycinarka laserowa jest zazwyczaj wyposa\u017cona w wiele sto\u0142\u00f3w roboczych sterowanych numerycznie, co pozwala na sterowanie ca\u0142ym procesem ci\u0119cia. Podczas pracy wystarczy zmieni\u0107 program NC, aby m\u00f3c ci\u0105\u0107 elementy o r\u00f3\u017cnych kszta\u0142tach, a tak\u017ce wykonywa\u0107 ci\u0119cie dwuwymiarowe i tr\u00f3jwymiarowe.<\/p>\n\n\n\n

3) Du\u017ca pr\u0119dko\u015b\u0107 ci\u0119cia<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Ci\u0119cie laserowe nie wymaga stosowania materia\u0142\u00f3w mocuj\u0105cych, co pozwala ograniczy\u0107 zu\u017cycie osprz\u0119tu oraz zaoszcz\u0119dzi\u0107 czas po\u015bwi\u0119cany na za\u0142adunek i roz\u0142adunek.<\/p>\n\n\n\n

4) Ci\u0119cie bezkontaktowe<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Podczas ci\u0119cia laserowego palnik nie styka si\u0119 z przedmiotem obrabianym, a narz\u0119dzie nie ulega zu\u017cyciu. Obr\u00f3bka element\u00f3w o r\u00f3\u017cnych kszta\u0142tach nie wymaga wymiany \u201enarz\u0119dzia\u201d, wystarczy zmieni\u0107 parametry wyj\u015bciowe lasera. Proces ci\u0119cia laserowego charakteryzuje si\u0119 niskim poziomem ha\u0142asu, niskim poziomem wibracji i brakiem zanieczyszcze\u0144.<\/p>\n\n\n\n

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

Ci\u0119cie laserowe Ze wzgl\u0119du na ograniczenia mocy lasera i wielko\u015bci urz\u0105dzenia, ci\u0119cie laserowe umo\u017cliwia ci\u0119cie wy\u0142\u0105cznie blach i rur o \u015bredniej i ma\u0142ej grubo\u015bci, a pr\u0119dko\u015b\u0107 ci\u0119cia znacznie spada wraz ze wzrostem grubo\u015bci przedmiotu obrabianego.<\/p>\n\n\n\n

Sprz\u0119t do ci\u0119cia laserowego jest drogi, a inwestycja w niego jest jednorazowa.<\/p>\n\n\n\n

\n