Hogyan vágnak át dolgokat a lézersugarak?

A lézersugarak lenyűgöző képességgel bírnak: át tudnak vágni fémen, műanyagon, fán és még üvegen is. De hogyan lehetséges ez? A válasz a lézerfény egyedülálló tulajdonságaiban rejlik.

A lézerfény nem csupán fénysugár, hanem koherens fénysugár. Ez azt jelenti, hogy a fény fotonjai azonos hullámhosszal és fázissal rendelkeznek, és egy irányba haladnak. Ez a koherencia adja a lézerfény nagy energiasűrűségét, ami lehetővé teszi a vágást.

Amikor a lézersugár egy anyagra fókuszálódik, a fotonok energiája átadódik az anyag atomjainak. Ez a hőmérséklet emelkedéséhez vezet, ami az anyag olvadásához vagy elpárolgásához vezethet. A vágás pontos módja az anyag típusától és a lézer paramétereitől függ.

A lézervágás vágási mechanizmusai

A lézervágás során a fémlemezek vágása három fő mechanizmus révén megy végbe: olvadás, párolgás és szublimáció. A vágási mechanizmus típusa az anyag típusától, a lézer paramétereitől (pl. teljesítmény, hullámhossz, fókuszpont méret) és a vágási körülményektől (pl. segédgáz típusa és áramlási sebessége) függ.

1. Olvadás:

Ez a leggyakoribb vágási mechanizmus, és leginkább vastagabb fémlemezek (pl. acél, rozsdamentes acél) vágására alkalmas. A lézersugár energiája lokálisan felhevíti a fémet az olvadáspont fölé, olvadékfémfürdőt hozva létre. A vágógáz (pl. oxigén, nitrogén) áramoltatása a vágási zónában eltávolítja az olvadékot, és segít megakadályozni a salakképződést. A vágási sebesség a lézer teljesítményétől és a fémlemezek vastagságától függ.

Előnyök:

  • Nagy vágási sebesség
  • Vastagabb fémlemezek vágására alkalmas
  • Viszonylag alacsony költség

Hátrányok:

  • Minimális hőhatás övezet (HAZ)
  • Salakképződés lehetséges
  • Nem minden fémre alkalmazható

2. Párolgás:

A párolgás a vágási mechanizmus, ha a lézer energiája elegendő a fém elpárologtatásához a vágási zónában. Ez a mechanizmus vékonyabb fémlemezek (pl. alumínium, réz) vágására alkalmas, és precízebb vágást eredményez, mint az olvadás. A vágási sebesség a lézer teljesítményétől és a fémlemezek vastagságától függ.

Előnyök:

  • Precíz vágás
  • Minimális HAZ
  • Sima vágási felület
  • Kevesebb salakképződés

Hátrányok:

  • Alacsonyabb vágási sebesség
  • Vékonyabb fémlemezek vágására alkalmas
  • Magasabb költség

3. Szublimáció:

Bizonyos anyagok, mint a fa és a műanyagok, lézerrel történő vágáskor közvetlenül szublimálnak, azaz szilárd halmazállapotból gőzzé alakulnak át. Ez a vágási mechanizmus precíz és tiszta vágást eredményez, minimális hőhatással. A vágási sebesség a lézer teljesítményétől és az anyag típusától függ.

Előnyök:

  • Precíz és tiszta vágás
  • Minimális HAZ
  • Nincs salakképződés

Hátrányok:

  • Korlátozott anyagválaszték
  • Alacsonyabb vágási sebesség

A vágási paraméterek befolyása:

Lézer típus és hullámhossz, zöld lézer, fiber lézer és co2 lézer

A lézervágás minőségét és hatékonyságát számos paraméter befolyásolja, többek között:

  • Lézer teljesítmény: A lézer teljesítménye befolyásolja a vágási sebességet, a vágási mélységet és a vágási minőséget.
  • Hullámhossz: A lézer hullámhossza befolyásolja az anyaggal való kölcsönhatást és a vágási hatékonyságot.
  • Fókuszpont méret: A fókuszpont méret befolyásolja a vágási rés szélességét és a hőhatás övezetet.
  • Vágási sebesség: A vágási sebesség befolyásolja a vágási minőséget és a vágási költségeket.
  • Segédgáz típusa és áramlási sebessége: A segédgáz típusa és áramlási sebessége befolyásolja az olvadék eltávolítását, a vágási minőséget és a vágási költségeket.

A lézervágás paramétereinek optimalizálása az adott anyaghoz és a kívánt vágási minőséghez szükséges.

Összefoglalva

A lézersugár hőmérséklet emelkedéssel vág: vastagabb fémet olvasztva (olvadás), vékonyabbat elpárologtatva (párolgás), műanyagot pedig szublimálva. A vágási mód az anyagtól és a lézer beállítástól függ. A lézervágás precíz, sokoldalú és automatizálható eljárás, mely számos iparágban elengedhetetlen.

Források:

https://mellowpine.com/laser/co2-laser-cutters-how-do-they-work/

https://engineeringproductdesign.com/knowledge-base/laser-cutting/

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük