A lézervágás technológiái
A lézervágás alapvetően szinte minden anyagon alkalmazható eljárás, de különböző technológiákat kell használni.
Az oxidációs vágás során az anyagot olyan magas hőmérsékletre hevítjük, hogy meggyulladjon a felületre juttatott oxigénben. Így olyan anyagok vághatóak, mint például az ötvözetlen és a gyengén ötvözött acélok.
Az olvasztó vágás, más néven inert gázos vágás során az anyagot, például alumíniumot vagy rozsdamentes anyagokat lézersugárral olvadáspontjáig hevítjük, majd a keletkezett olvadékot nitrogén segítségével nagy nyomáson kifúvatjuk a keletkezett vágórésből. Titán, vagy magnézium vágásakor argon gázt használunk.
Szublimációs vágást olyan anyagok vágására használnak, mint például a fa, műanyag, kerámia vagy papír, mert ezeknek nincs olvadáspontja. Lézervágás során a megmunkált anyag szilárd halmazállapotból közvetlenül gázneművé alakul át.
A lézervágás egyik leghatékonyabb eszköze az általunk is használt fiber lézer, ahol optikai pumpálással történik a gerjesztést, diódák által kibocsátott fénnyel.
A lézervágás előnyei
A megmunkált anyag, csak igen csekély mértékben vetemedhet, mert a hőt a vágás területére és nem az egész darabra fókuszálja, de ebben segít a segédgáz alkalmazása és a nagy vágási sebesség is. A lézervágás nagyon gyors munkát eredményez, a lézernyaláb 500 mm/s sebességgel képes mozogni vágás közben. Vágás közben nincs szükség szerszámra, munkadarab befogóra. Csak ritkán kell utólag sorjázni, mert a lézervágás teljesen sima.
Lézervágás esetén alapvetően kétféle gáz használatos, a rezonátorgáz és a segédgáz. A rezonátorgáz összetétele ismert, de a keverési arány titkos, ebből kézül maga a lézer. A segédgáz feladata, hogy kifújja a gőzt és a levált anyagrészecskéket a vágási résből és távol tartja a levált anyagrészecskéket az optikától.
Lézervágó gépek működése
A rezonátorgázt egy üvegcsőbe juttatjuk, ahol nagyfeszültségű impulzusokkal addig gerjesztjük, amíg lézersugár nem keletkezik. A lézersugarat vetítéssel vagy üvegszálon át juttatjuk el a vágófejhez. A vágófejben egy vagy több speciális anyagú lencse végzi magát a fókuszálást úgy, hogy a fókuszpont átmérője 0,1 mm körül van. Ennek következtében rendkívüli energia koncentrálódik nagyon kis területen, ennek hatására jön létre a lézervágás.
A vágófej három irányba tud elmozdulni X, Y és Z-tengely mentén. Ennek pontos pozicionálását léptetőmotorok vezérlik, amelyek a szükséges számú impulzust a CNC vezérlőberendezéstől kapják. Csőlézer esetén egy további C-tengelyt is használ a gép, amely a megmunkált cső szögelfordulását biztosítja.
A fiber lézerekben nincsenek sugárkamrák, érzékeny tükrök és lencserendszerek, mivel optikai szálon érkezik a nyaláb a vágás helyére. Egy 2.5 kW-os fiber lézer sugarának energiasűrűsége a fókuszpontban közel az ötszöröse is lehet egy 4 kW-os CO2 lézerének, ráadásul az 1 mikrométeres lézernyaláb hullámhossza sokkal kisebb, mint a CO2 gépeken előállított sugáré.
Melyiket válasszuk?
Az ipari lézervágás üvegcsöves széndioxid-lézer esetén sok speciális segédberendezést kíván. Impulzusüzemű félvezetős lézerek esetén egyszerűbb berendezés építhető. Lényeges különbség, hogy az impulzusüzemű félvezetős lézerekkel jobb hatásfokkal, olcsóbban gyártható és üzemeltethető berendezés működtethető. Vékony lemezek vágásakor szebb vágási felületet ad és gyorsabb is.
