227 (29)

11.4. CIĘCIE LASEROWE 227

W zależności od właściwości materiału, parametrów procesu i rodzaju użytego gazu wyróżnia się trzy odmiany cięcia, różniące się zasadniczo mechanizmem usuwania materiału ze szczeliny, a mianowicie: cięcie ze spalaniem materiału, cięcie ze stapianiem i wydmuchiwaniem materiału oraz cięcie z odparowaniem materiału. Cięcie laserowe ze spalaniem materiału zachodzi wtedy, kiedy do cięcia jest używany tlen. Podobnie jak podczas cięcia tlenem metal (w zasadzie stale niestopowe) spala się. Uzyskuje się przy tym znacznie większą prędkość cięcia niż w pozostałych wariantach (rys. 11.9), ponieważ zachodzi intensywny proces utleniania metalu wspomagany wiązką laserową. Przy cięciu ze stapianiem i wydmuchiwaniem materiału energia potrzebna do topienia pochodzi tylko z promieniowania laserowego (gęstość mocy wynosi ok. K^+IO² kW/mm²), gdyż gaz wydmuchujący (azot lub argon) nie reaguje egzotermicznie z materiałem. Odmianę tę stosuje się głównie do cięcia stali wysokostopowych i metali nieżelaznych. Gaz o wysokim ciśnieniu (8+20 bar) skutecznie usuwa stopiony metal, dlatego powierzchnie po cięciu są czyste. Proces cięcia z odparowaniem materiału zachodzi przy wysokiej gęstości mocy wiązki (10²+10³ kW/mm²), a więc w wysokiej temperaturze i jest zwykle stosowany do materiałów nietopią-cych się, np. tworzyw sztucznych, ceramiki, skóry, tekstyliów. Do cięcia materiałów niemetalowych używa się najczęściej sprężonego powietrza. Tylko w przypadku cięcia materiałów bardzo łatwopalnych trzeba zastosować gaz nieaktywny, zwykle azot lub argon.

RysuMk 11.9. Przabieg zależnoici miedzy prędkością cięcia a mocę wyjściowa lasera przy różnych mechanizmach usuwania produktów cięcia za szczelny [34, Ł 2)

Cięcie laserowe stosuje się praktycznie do wszystkich materiałów: metali, metali powlekanych folią, ceramiki, tworzyw sztucznych, skóry, tekstyliów, papieru o grubości od setnych części milimetra do ok. 40 mm. Uzyskuje się przy tym bardzo dużą dokładność ciętych elementów i jakość powierzchni ciętej nieosiągalną innymi metodami termicznymi. Mimo że urządzenia laserowe są drogie i koszty procesu większe niż w innych metodach cięcia, to o sukcesie cięcia laserowego decyduje przewaga technologiczna. Przy odpowiednio dużej produkcji wyrobów o skomplikowanych kształtach i wysokich wymaganiach jakościowych uzyskuje się niski koszt jednostkowy cięcia. Cięcie laserowe znalazło szczególnie uzasadnione zastosowanie w konturowym wykrawaniu elementów w warunkach