Лазерная резка — это технология термической обработки, основанная на точном разделении, достигаемом за счет взаимодействия высокоэнергетического лазерного луча-лазерного луча и материалов. Ее основной принцип заключается в контролируемом преобразовании световой и тепловой энергии, в результате чего локализованный материал заготовки быстро плавится, испаряется или достигает точки воспламенения. С помощью вспомогательного потока газа расплавленный или испаренный материал удаляется, образуя таким образом непрерывный и чистый разрез. Эта технология объединяет знания из различных дисциплин, таких как оптика, термодинамика, материаловедение и автоматическое управление, обеспечивая высокую-точность и высокую-скорость резки как металлических, так и не-металлических материалов.
Генерация лазера основана на принципе вынужденного излучения. В лазере рабочая среда (например, оптическое волокно, газ CO₂ или твердый кристалл) подвергается инверсии населенности при возбуждении источника накачки, образуя область усиления. Когда фотоны распространяются вперед и назад внутри резонансной полости и вызывают излучение большего количества фотонов той же частоты, фазы и направления, генерируется лазерный луч высокой-яркости, узконаправленный и высококогерентный. После формирования и фокусировки оптической системой лазерный луч может быть сжат в чрезвычайно мелкое пятно диаметром от десятков до сотен микрометров, создавая тем самым чрезвычайно высокую плотность энергии на поверхности заготовки.
В процессе резки сфокусированный лазерный луч проецируется вертикально или под углом на поверхность материала. Световая энергия быстро преобразуется в тепловую энергию, в результате чего температура пораженного участка поднимается до точки плавления или даже кипения материала за очень короткое время. В этих условиях металлический материал плавится или испаряется, а некоторые материалы также вступают в химические реакции с вспомогательным газом (например, экзотермическое окисление углеродистой стали в атмосфере кислорода), что еще больше увеличивает энергозатраты. Вспомогательный газ (обычно кислород, азот или сжатый воздух) выбрасывается с высокой скоростью через коаксиальное сопло. Это служит двум целям: во-первых, оно сдувает расплавленный или испаренный материал из реза, предотвращая повторную -конденсацию шлака на разрезе; во-вторых, обеспечивает дополнительную химическую энергию в среде окислительного газа, увеличивая скорость резания.
Качество и эффективность резки зависят от согласованного соответствия мощности лазера, качества луча, положения фокусной точки, скорости резки, а также типа и давления вспомогательного газа. Мощность определяет общий энергозатрат в единицу времени, а скорость влияет на продолжительность взаимодействия энергии с материалом; оба совместно контролируют подвод тепла к пропилу. Положение фокусной точки влияет на размер пятна и распределение плотности энергии, тем самым определяя проникающую способность резания и морфологию поперечного сечения. Движение вспомогательного газа удаляет шлак и образует защитную атмосферу, предотвращая окисление, изменение цвета или загрязнение реза.
Вся обработка точно контролируется системой ЧПУ, которая точно контролирует траекторию лазерной головки и параметры процесса, обеспечивая высокую-точность отслеживания сложных двух-или трехмерных-контуров. Современное оборудование для лазерной резки также может включать в себя датчики для отслеживания смещения фокуса, колебаний мощности и изменений давления газа в режиме реального времени, используя замкнутый-управление для своевременной коррекции и обеспечения согласованности при пакетной обработке.
Подводя итог, можно сказать, что принцип работы лазерной резки основан на использовании лазерного луча высокой-плотности энергии-в качестве основной движущей силы. Благодаря многополевому соединению света, тепла и силы он обеспечивает быстрое, локализованное удаление материала и обеспечивает высокоточное-формирование под интеллектуальным контролем. Этот принцип наделяет лазерную резку широкими возможностями адаптации к материалам и превосходной гибкостью обработки, что делает ее незаменимой в высокотехнологичном-производстве, прецизионных инструментах и крупномасштабном-производстве по индивидуальному заказу.
