Лазерне різання – це метод термічного різання, який використовує сфокусований лазерний промінь високої щільності потужності для опромінення заготовки. Це призводить до швидкого плавлення, випаровування, абляції або досягнення точки займання опроміненого матеріалу. Тим часом високошвидкісний повітряний потік, співвісний з лазерним променем, видуває розплавлений матеріал, тим самим розрізаючи заготовку.
Класифікація та характеристики лазерного різання
Лазерне різання можна розділити на чотири типи: лазерне випаровування, лазерне різання плавленням, лазерне кисневе різання та лазерне нанесення надрізів та контрольоване руйнування.
Він використовує лазерний промінь високої щільності енергії для нагрівання заготовки, швидко підвищуючи її температуру до точки кипіння матеріалу за надзвичайно короткий час, що призводить до випаровування матеріалу та утворення пари. Пара викидається з високою швидкістю, створюючи розріз у матеріалі під час виходу. Оскільки більшість матеріалів мають високу теплоту випаровування, лазерне випаровування вимагає значної потужності та щільності потужності.
Під час лазерного різання плавленням лазер нагріває та плавить металевий матеріал. Потім через сопло, співвісне з лазерним променем, продувається неокислювальний газ (наприклад, Ar, He, N тощо). Високий тиск газу виштовхує розплавлений метал, утворюючи розріз. На відміну від випаровування, цей метод не вимагає повного випаровування матеріалу та споживає лише 1/10 енергії, необхідної для випаровування. Він в основному використовується для різання неокислювальних або реакційноздатних металів, включаючи нержавіючу сталь, титан, алюміній та їх сплави.
Лазерне кисневе різання
Принцип лазерного кисневого різання схожий на киснево-ацетиленове різання. Лазер діє як джерело тепла для попереднього нагрівання, тоді як активні гази (такі як кисень) служать ріжучим газом. З одного боку, газ, що вдувається, реагує з металом, що ріжеться, запускаючи реакцію окислення, яка вивільняє велику кількість тепла окислення. З іншого боку, він видуває розплавлені оксиди та плавиться із зони реакції, утворюючи розріз у металі. Реакція окислення під час різання генерує значну кількість тепла, тому лазерне кисневе різання вимагає лише половину енергії, ніж різання плавленням, тоді як швидкість його різання набагато вища, ніж у випаровування та різання плавленням. Воно в основному застосовується для окислюваних металевих матеріалів, таких як вуглецева сталь, титанова сталь та термічно оброблена сталь.
Лазерне скрайбування та контрольований перелом
Лазерне скрайбірування використовує лазер високої щільності енергії для сканування поверхні крихких матеріалів, випаровуючи невелику канавку. Прикладання певного тиску призводить до руйнування крихкого матеріалу вздовж канавки. Для лазерного скрайбірування зазвичай використовуються лазери з модуляцією добротності та CO₂-лазери. Контрольоване руйнування використовує крутий розподіл температури, що виникає під час лазерного скрайбірування, для створення локального термічного напруження в крихких матеріалах, що призводить до їх руйнування вздовж надкресленої канавки.
Застосування лазерного різання
Більшість лазерних різальних машин працюють за допомогою програм числового програмного керування (ЧПК) або налаштовані як різальні роботи. Як метод прецизійної обробки, лазерне різання може різати майже всі матеріали, включаючи 2D або 3D різання тонких металевих листів. В аерокосмічній галузі технологія лазерного різання в основному використовується для різання спеціальних аерокосмічних матеріалів, таких як титанові сплави, алюмінієві сплави, нікелеві сплави, хромові сплави, нержавіюча сталь, оксид берилію, композитні матеріали, пластмаси, кераміка та кварц. Аерокосмічні компоненти, що обробляються лазерним різанням, включають жарові труби двигунів, тонкостінні корпуси з титанових сплавів, каркаси літаків, обшивку з титанових сплавів, стрингери крил, панелі хвостового крила, головні ротори гелікоптерів та керамічні теплоізоляційні плитки космічних човників.
Час публікації: 08 грудня 2025 р.
