Dažādas lāzera griešanas mašīnas griešanas metodes.

Lāzera griešana ir bezkontakta apstrādes metode ar augstu enerģiju un labu blīvuma vadāmību. Lāzera stars ir koncentrēts, lai izveidotu gaismas plankumu ar augstu enerģijas blīvumu, kam ir daudz īpašību, ja to piemēro griešanai. Lāzera griešanai galvenokārt ir četras dažādas griešanas metodes, lai risinātu dažādas situācijas.

Shuttle galda lāzera griešanas mašīna	Viena galda lāzera griešanas mašīna	Cauruļu lāzera griešanas mašīna

Kodolsintēzes griešana

Lāzera kausēšanas un griešanas laikā sagatave ir daļēji izkususi un izkausētais materiāls tiek izsmidzināts ar gaisa plūsmas palīdzību. Tā kā materiāla pārnešana notiek tikai šķidrā stāvoklī, procesu sauc par lāzera kausēšanu un griešanu.

Lāzera stars ir saskaņots ar augstas tīrības inertu griešanas gāzi, lai izkausēto materiālu aizvestu prom no kerfa, un pati gāze nepiedalās griezumā. Lāzera kausēšanas griešana var iegūt lielāku griešanas ātrumu nekā gazifikācijas griešana. Gazifikācijai nepieciešamā enerģija parasti ir lielāka par enerģiju, kas nepieciešama materiāla izkausēšanai. Lāzera kausēšanā un griešanā lāzera stars tikai daļēji uzsūcas. Maksimālais griešanas ātrums palielinās, palielinoties lāzera jaudai, un samazinās gandrīz apgriezti, palielinoties loksnes biezumam un palielinoties materiāla kušanas temperatūrai. Noteiktas lāzera jaudas gadījumā ierobežojošais faktors ir gaisa spiediens spraugā un materiāla siltumvadītspēja. Lāzera kausēšana un griešana var iegūt iegriezumus bez oksidācijas dzelzs materiāliem un titāna metāliem. Lāzera jaudas blīvums, kas rada kausēšanu, bet ne gazifikāciju, ir starp 104W/cm2～105W/cm2 tērauda materiāliem.

Iztvaicēta griešana

Lāzera gazifikācijas griešanas procesā materiāla virsmas temperatūras ātrums, kas paaugstinās līdz viršanas temperatūrai, ir tik ātrs, ka pietiek ar to, lai izvairītos no kausēšanas, ko izraisa siltuma vadīšana, tāpēc daļa materiāla iztvaiko tvaikā un pazūd, un daļa materiāla tiek izsmidzināta no spraugas apakšas ar papildu gāzi Plūsma pūš prom. Šajā gadījumā ir nepieciešama ļoti liela lāzera jauda.

Lai novērstu materiāla tvaiku kondensēšanos uz spraugas sienas, materiāla biezums nedrīkst ievērojami pārsniegt lāzera stara diametru. Tādēļ šis process ir piemērots tikai lietojumiem, kuros jāizvairās no izkausēta materiāla izņemšanas. Šo apstrādi faktiski izmanto tikai vietās, kur sakausējumi uz dzelzs bāzes ir ļoti mazi.

Šo procesu nevar izmantot tādiem materiāliem kā koks un daži keramikas izstrādājumi, kas nav izkausētā stāvoklī un tāpēc maz ticams, ka tie ļaus materiāla tvaikiem atkal saplūst. Turklāt šiem materiāliem parasti ir nepieciešami biezāki izcirtņi. Lāzera gazifikācijas griešanā optimālais staru fokuss ir atkarīgs no materiāla biezuma un staru kūļa kvalitātes. Lāzera jaudai un iztvaikošanas siltumam ir tikai zināma ietekme uz optimālo fokusa pozīciju. Noteikta loksnes biezuma gadījumā maksimālais griešanas ātrums ir apgriezti proporcionāls materiāla iztvaikošanas temperatūrai. Nepieciešamais lāzera jaudas blīvums ir lielāks par 108W/cm2 un ir atkarīgs no materiāla, griešanas dziļuma un staru fokusa pozīcijas. Noteikta loksnes biezuma gadījumā, pieņemot pietiekamu lāzera jaudu, maksimālo griešanas ātrumu ierobežo gāzes strūklas ātrums.

Kontrolēta lūzuma griešana

Trausliem materiāliem, kurus viegli bojā karstums, ātrgaitas un kontrolējamu griešanu veic ar lāzera staru kūļa sildīšanu, ko sauc par kontrolētu lūzumu griešanu. Šī griešanas procesa galvenais saturs ir šāds: lāzera stars silda nelielu trauslā materiāla laukumu, izraisot lielu termisko gradientu un smagu mehānisku deformāciju šajā jomā, kā rezultātā materiālā veidojas plaisas. Kamēr tiek uzturēts vienmērīgs sildīšanas gradients, lāzera stars var vadīt plaisas jebkurā vēlamajā virzienā.

Oksidācijas kausēšanas griešana (lāzera griešana ar liesmu)

Kausēšanā un sagriešanā parasti izmanto inertu gāzi. Ja to aizstāj ar skābekli vai citām aktīvām gāzēm, materiāls tiek aizdedzināts lāzera stara apstarošanā, un ar skābekli notiek sīva ķīmiska reakcija, lai radītu citu siltuma avotu materiāla tālākai sildīšanai, ko sauc par oksidatīvo kausēšanu un griešanu .

Šī efekta dēļ tāda paša biezuma strukturālajam tēraudam griešanas ātrums, ko var iegūt ar šo metodi, ir lielāks nekā kausēšanas griešanas ātrums. No otras puses, šai metodei var būt sliktāka griezuma kvalitāte, salīdzinot ar kodolsintēzes griešanu. Faktiski tas radīs plašāku kerfu, acīmredzamu nelīdzenumu, palielinātu siltuma skarto zonu un sliktāku malu kvalitāti. Lāzera liesmas griešana nav laba, ja prprecīziem modeļiem un asiem stūriem (pastāv risks sadedzināt asus stūrus). Impulsa lāzeru var izmantot, lai ierobežotu termisko ietekmi, un lāzera jauda nosaka griešanas ātrumu. Noteiktas lāzera jaudas gadījumā ierobežojošais faktors ir skābekļa padeve un materiāla siltumvadītspēja.