Mis on laserlõikus?

Laserlõikus on termiline lõikemeetod, mille puhul töödeldava detaili kiiritamiseks kasutatakse fokuseeritud suure võimsusega laserkiirt. See põhjustab kiiritatud materjali kiire sulamise, aurustumise, hõõrdumise või süttimispunkti saavutamise. Samal ajal puhub laserkiirega koaksiaalne kiire õhuvool sulanud materjali minema, lõigates seeläbi läbi töödeldava detaili.

Laserlõikuse klassifikatsioon ja omadused

Laserlõikust saab jagada neljaks tüübiks: laser-aurustuslõikus, laser-sulatuslõikus, laser-hapniklõikus ning laserkriipsutamine ja kontrollitud murdmine.

Laser aurustamine lõikamine

See kasutab töödeldava detaili kuumutamiseks suure energiatihedusega laserkiirt, mis tõstab selle temperatuuri äärmiselt lühikese aja jooksul materjali keemistemperatuurini, põhjustades materjali aurustumise ja aurustumise. Aur väljub suure kiirusega, tekitades materjali väljudes lõike. Kuna enamikul materjalidel on kõrge aurustumissoojus, nõuab laseraurustamine märkimisväärset võimsust ja võimsustihedust.

Lasersulamislõikus

Lasersulalõikuses kuumutab ja sulatab laser metallmaterjali. Seejärel puhutakse laserkiirega koaksiaalse düüsi kaudu mitteoksüdeeruvat gaasi (näiteks Ar, He, N jne). Gaasi kõrge rõhk väljutab sulametalli, moodustades lõike. Erinevalt aurustuslõikusest ei nõua see meetod materjali täielikku aurustumist ja tarbib vaid 1/10 aurustuslõikuseks vajalikust energiast. Seda kasutatakse peamiselt mitteoksüdeeruvate või reaktiivsete metallide, sealhulgas roostevaba terase, titaani, alumiiniumi ja nende sulamite lõikamiseks.

Laser-hapniku lõikamine

Laser-hapniklõikuse põhimõte sarnaneb oksüatsetüleenlõikusega. Laser toimib eelsoojendava soojusallikana, samas kui aktiivsed gaasid (näiteks hapnik) toimivad lõikegaasina. Ühelt poolt reageerib puhutud gaas lõigatava metalliga, käivitades oksüdatsioonireaktsiooni, mis vabastab suures koguses oksüdatsioonisoojust. Teisest küljest puhub see reaktsioonitsoonist eemale sulanud oksiidid ja sulatatud materjalid, moodustades metalli lõike. Lõikamise ajal tekkiv oksüdatsioonireaktsioon tekitab märkimisväärset soojust, seega vajab laser-hapniklõikus vaid poole vähem energiat kui sulatuslõikus, samas kui selle lõikekiirus on palju suurem kui aurustamise ja sulatuslõikuse puhul. Seda kasutatakse peamiselt oksüdeeruvate metallmaterjalide, näiteks süsinikterase, titaanterase ja kuumtöödeldud terase puhul.

Laserkriipsutamine ja kontrollitud luumurd

Lasergraveerimine kasutab hapra materjali pinna skaneerimiseks suure energiatihedusega laserit, mis aurustab väikese soone. Teatud rõhu rakendamine põhjustab seejärel hapra materjali purunemise piki soont. Lasergraveerimiseks kasutatakse tavaliselt Q-lülituslasereid ja CO₂-lasereid. Kontrollitud murdmine kasutab lasergraveerimise ajal tekkivat järsku temperatuurijaotust, et tekitada hapra materjali lokaalset termilist pinget, mis põhjustab nende purunemise piki graveeritud soont.

Laserlõikuse rakendused

Enamikku laserlõikusmasinaid juhitakse arvjuhtimisprogrammide (NC) abil või konfigureeritakse lõikerobotitena. Täppistöötlusmeetodina saab laserlõikusega lõigata peaaegu kõiki materjale, sealhulgas õhukeste metalllehtede 2D- või 3D-lõikust. Lennunduses kasutatakse laserlõikustehnoloogiat peamiselt spetsiaalsete lennundusmaterjalide, näiteks titaanisulamite, alumiiniumisulamite, nikli- ja kroomisulamite, roostevaba terase, berülliumoksiidi, komposiitmaterjalide, plastide, keraamika ja kvartsi lõikamiseks. Laserlõikusega töödeldavate lennunduskomponentide hulka kuuluvad mootori leegitorud, õhukeseinalised titaanisulamist korpused, lennukiraamid, titaanisulamist katted, tiivapingid, sabatiibade paneelid, helikopterite pearootorid ja kosmosesüstiku keraamilised soojusisolatsiooniplaadid.