Deze basiskennis van lasersnijden moet je beheersen!

Wanneer de gefocusseerde laserstraal op het werkstuk schijnt, zal het bestralingsgebied snel opwarmen waardoor het materiaal smelt of verdampt. Zodra de laserstraal het werkstuk binnendringt, begint het snijproces: de laserstraal beweegt langs de contourlijn terwijl het materiaal smelt. Meestal wordt een luchtstraal gebruikt om het gesmolten materiaal weg te blazen van de incisie, waardoor er een smalle opening overblijft tussen het snijgedeelte en het plaatframe, die bijna net zo breed is als de gefocusseerde laserstraal.
snijbranden
Vlamsnijden is een standaardproces dat wordt gebruikt voor het snijden van koolstofarm staal, waarbij zuurstof als snijgas wordt gebruikt. Zuurstof wordt onder een druk van maximaal 6 bar in de incisie geblazen. Daar reageert het verwarmde metaal met zuurstof: het begint te verbranden en te oxideren. Bij chemische reacties komt een grote hoeveelheid energie vrij (tot vijf keer de laserenergie) om de laserstraal te helpen bij het snijden.

Figuur 1: Werkstuk met laserstraal smelten, snijgas dat het gesmolten materiaal en de slak in de incisie wegblaast
Smeltend snijden
Smeltsnijden is een ander standaardproces dat wordt gebruikt bij het snijden van metaal. Het kan ook worden gebruikt voor het snijden van andere smeltbare materialen, zoals keramiek.
Gebruik stikstof- of argongas als snijgas en blaas een gas met een druk van 2-20bar door de incisie. Argon en stikstof zijn inerte gassen, wat betekent dat ze niet reageren met het gesmolten metaal in de incisie en deze alleen naar de bodem wegblazen. Ondertussen kan inert gas de snijkant beschermen tegen luchtoxidatie.
Snijden met perslucht
Perslucht kan ook worden gebruikt om dunne platen te snijden. Een luchtdruk van 5-6 bar is voldoende om het gesmolten metaal in de incisie weg te blazen. Omdat bijna 80% van de lucht uit stikstofgas bestaat, is snijden met perslucht in feite een smeltsnijden.
Plasma-ondersteund snijden
Als de parameters op de juiste manier worden geselecteerd, zullen er plasmawolken verschijnen in de plasma-ondersteunde smeltsnij-incisie. Plasmawolken bestaan ​​uit geïoniseerde metaaldamp en geïoniseerd snijgas. De plasmawolk absorbeert de energie van de CO2-laser en zet deze om in het werkstuk, waardoor meer energie aan het werkstuk wordt gekoppeld, wat resulteert in sneller smelten van materiaal en een hogere snijsnelheid. Daarom wordt dit snijproces ook wel hogesnelheidsplasmasnijden genoemd.
Plasmawolken zijn eigenlijk transparant vergeleken met vaste lasers, dus plasma-ondersteund smelten en snijden kan alleen gebruik maken van CO2-lasers.

Vergassing snijden
Vergassing snijden verdampt materialen en minimaliseert het thermische effect op omringende materialen zoveel mogelijk. Het bovenstaande effect kan worden bereikt door gebruik te maken van continue CO2-laserverwerking om materialen met lage hitte en hoge absorptie te verdampen, zoals dunne plastic folie, hout, papier, schuim en andere niet-smeltende materialen.
Met een ultrakortepulslaser kan deze technologie op andere materialen worden toegepast. Vrije elektronen in metalen absorberen laser en warmen hevig op. De laserpuls reageert niet met gesmolten deeltjes en plasma, en het materiaal sublimeert direct zonder tijd om energie in de vorm van warmte over te dragen aan het omringende materiaal. Er is geen significant thermisch effect, smelten of braamvorming tijdens picoseconde-pulsablatie van materialen.

Figuur 3 Vergassing snijden: Laser veroorzaakt materiaalverdamping en verbranding, en de druk van de damp zorgt ervoor dat de slak uit de incisie wordt afgevoerd
Parameters: Aanpassen van het bewerkingsproces
Veel parameters beïnvloeden het lasersnijproces, waarvan sommige afhankelijk zijn van de technische prestaties van de laser en de werktuigmachine, terwijl andere variabel zijn.
Polarisatiegraad
De polarisatiegraad geeft aan welk percentage laser wordt omgezet. De typische polarisatiegraad ligt doorgaans rond de 90%. Dit is voldoende voor hoogwaardig snijden.
Focusdiameter
De brandpuntsdiameter beïnvloedt de breedte van de incisie en kan worden gewijzigd door de brandpuntsafstand van de focusseerlens te wijzigen. Een kleinere brandpuntsdiameter betekent een smallere incisie.
Focuspositie
De focuspositie bepaalt de straaldiameter en de vermogensdichtheid op het oppervlak van het werkstuk, evenals de vorm van de incisie.

Figuur 4 Focuspositie: binnen het werkstuk, op het oppervlak van het werkstuk en boven het werkstuk
laserkracht
Het laservermogen moet overeenkomen met het verwerkingstype, het materiaaltype en de dikte. Het vermogen moet zo hoog zijn dat de vermogensdichtheid op het werkstuk de verwerkingsdrempel overschrijdt.

Afbeelding 5: Een hoger laservermogen kan dikkere materialen snijden
Werkmodus
De continue modus wordt hoofdzakelijk gebruikt voor het snijden van standaardcontouren van metaal en kunststof in millimeter-tot-centimeter-afmetingen. Om perforaties te smelten of precieze contouren te produceren, worden laagfrequente gepulseerde lasers gebruikt.
Snijsnelheid
Het laservermogen en de snijsnelheid moeten bij elkaar passen. Een te hoge of te lage snijsnelheid kan leiden tot een toename van de ruwheid en de vorming van bramen.

Figuur 6: De snijsnelheid neemt af met toenemende plaatdikte
Mondstuk diameter
De diameter van het mondstuk bepaalt het gasdebiet en de vorm van de luchtstroom die uit het mondstuk wordt uitgestoten. Hoe dikker het materiaal, hoe groter de diameter van de gasstraal, en dienovereenkomstig moet ook de diameter van de mondstukmond groter worden.
Gaszuiverheid en druk
Zuurstof en stikstof worden vaak gebruikt als snijgassen. De zuiverheid en druk van het gas beïnvloeden het snijeffect.
Bij gebruik van zuurstofvlamsnijden moet de gaszuiverheid 99,95% bereiken. Hoe dikker de staalplaat, hoe lager de gebruikte gasdruk.
Bij het gebruik van stikstof voor het smelten en snijden moet de gaszuiverheid 99,995% (idealiter 99,999%) bereiken, en is een hogere luchtdruk vereist voor het smelten en snijden van dikke staalplaten.
Technische parametertabel
In de beginfase van het lasersnijden moesten gebruikers de instelling van de verwerkingsparameters door middel van proefdraaien bepalen. Nu worden volwassen verwerkingsparameters opgeslagen in het besturingsapparaat van het snijsysteem. Voor elk materiaaltype en dikte zijn er overeenkomstige gegevens. Dankzij de tabel met technische parameters kunnen zelfs degenen die niet bekend zijn met deze technologie de lasersnijapparatuur soepel bedienen.
Factoren voor het evalueren van de kwaliteit van lasersnijden
Er zijn veel normen voor het beoordelen van de kwaliteit van lasersnijkanten. Normen zoals bramen, inkepingen en patronen kunnen met het blote oog worden bepaald; Verticaliteit, ruwheid en incisiebreedte moeten worden gemeten met behulp van gespecialiseerde instrumenten. Materiaalafzetting, corrosie, door hitte beïnvloede gebieden en vervorming zijn ook belangrijke factoren bij het meten van de kwaliteit van lasersnijden.

Figuur 7: Goed snijden, slecht snijden. Normen voor het evalueren van de kwaliteit van snijkanten
Brede vooruitzichten
Het aanhoudende succes van lasersnijden ligt buiten het bereik van de meeste andere verwerkingsmethoden. In de toekomst zullen de toepassingsmogelijkheden van lasersnijden ook steeds breder worden.