microstep cmd logo

microstep cmd - logo mobil

skende
  • rezanie a automatizácia
  • rezanie a automatizácia

Pri rezaní materiálov pomocou laserového lúča sa využíva vysoká koncentrácia energie laserového lúča. Po dopade sfokusovaného laserového lúča na rezaný materiál dochádza okamžite k jeho absorpcii materiálom (koeficient absorpcie, resp. reflektivita, je závislá od vlnovej dĺžky laserového žiarenia a druhu materiálu),

roztaveniu materiálu Joulovým teplom, jeho sublimácii a vytvoreniu paroplynového kanála. Zvyšky roztaveného kovu sú z reznej medzery odstránené pracovným plynom, ktorý prúdi cez rezaciu dýzu koaxiálne s osou laserového lúča.

Čo je laser?
Laser je zariadenie slúžiace ako zosilňovač elektromagnetického žiarenia. Toto žiarenie môže, ale nemusí mať frekvenciu viditeľného svetla. Laser vydáva veľmi silné žiarenie so špecifickými vlastnosťami. Po prvé, žiarenie je monochromatické, teda ide o žiarenie o jedinej frekvencii. Pri viditeľnom svetle to znamená, že je to svetlo jednofarebné – narozdiel od obyčajného svetla, ktoré je zmesou všetkých farieb dúhy. Monochromatické žiarenie je časovo koherentné. Ďalšou dôležitou vlastnosťou je priestorová koherentnosť, vďaka ktorej je možné vysielať žiarenie emitované laserom v tenkom, nerozptýlenom lúči a zaostriť ho do malého bodu.

Ako funguje rezanie laserom?
Laser pozostáva z troch základných častí: zdroja energie, aktívneho média a optického rezonátora. Zdroju energie sa niekedy hovorí aj pumpa. Jeho úlohou je dodať energiu aktívnemu médiu, aby sa mohlo dostať do vybudeného stavu. Zdroj býva najčastejšie buď elektrický, svetelný – napríklad výbojka, ale aj iný laser. Do média treba dodávať toľko energie, aby počet častíc vo vybudenom – excitovanom stave bol vyšší, ako tých v základnom stave. Častica sa do vybudeného stavu dostane tak, že absorbuje toľko energie, aby jeden jej elektrón dokázal preskočiť na vyššiu energetickú hladinu, ktorá sa nachádza ďalej od jadra. Keď po čase preskočí tento vybudený elektrón späť, rovnaké množstvo energie sa vyžiari vo forme nekoherentného žiarenia. Toto sa nazýva spontánna emisia. Médium býva uložené v optickom rezonátore, ktorý pozostáva spravidla z dvoch zakrivených zrkadiel – jedno z nich je čiastočne priepustné. Žiarenie, ktoré vzniklo spontánnou emisiou a má správnu vlnovú dĺžku, smer a fázu sa od nich odráža tam a späť a pri každom prechode interaguje s excitovanými časticami média a spôsobuje ich návrat na základnú energetickú hladinu. Pri takomto stimulovanom poklese na pôvodnú energetickú hladinu častice vyžarujú fotóny s rovnakou fázou, frekvenciou, polarizáciou a smerom ako fotóny prechádzajúceho lúča, takže sa požadované žiarenie zosilňuje. Cez čiastočne priepustné zrkadlo časť žiarenia unikne v podobe sústredeného laserového lúča a časť sa odrazí späť na ďalšie zosilnenie.

Druhy laserov
Podľa druhu použitého aktívneho média rozoznávame lasery pevnolátkové, kvapalinové, plynové, plazmové a polovodičové. V priemysle sa používajú napríklad rubínový laser, YAG (yttriovo-alumíniový granát) či takzvaný vláknový, kde aktívne médium tvorí optické vlákno. Z plynových sa používa najmä CO2. Okrem toho sú rozšírené aj polovodičové lasery, nazývané aj diódové. Podľa časového režimu delíme lasery na kontinuálne a impulzné, ktoré emitujú žiarenie v zábleskoch trvajúcich niekedy len jednu stomilióntinu sekundy. Lúč sa od zdroja k pracovnej hlave spravidla vedie optickými vláknami.

Použitie laserov
Funkcia laseru v priemysle je vytvoriť lúč žiarenia a priviesť ho na potrebné miesto, kde môže zahriať spracúvaný materiál. Podľa parametrov tohto procesu je možné laser využiť na popisovanie materiálu, zváranie alebo rezanie. Pri rezaní sa materiál topí a odparuje alebo ho odnesie prúd plynu, prípadne zhorí. Povrch rezu je veľmi kvalitný. Laser je vhodný na delenie materiálov do hrúbky 10 – 15 mm, najmä na mäkkú oceľ, oceľové zliatiny, hliník a jeho zliatiny. Rezací proces je vysoko účinný a presný – riadi sa počítačom. Vďaka veľmi malému priemeru lúča je aj tepelne ovplyvnená oblasť minimálna. Nevýhodou v porovnaní s inými rezacími technológia mi je vyššia ekonomická a prevádzková náročnosť.

Prednosti Fiber lasera
Už z vyššie popísaného vyplýva, že vláknový laser prináša isté prednosti proti inej laserovej technológii. Hlavnou prednosťou je istá flexibilita a jednoduchosť vedenie laserového lúča v rámci jedného média. Samozrejme toto nie je jediná výhoda vláknového lasera. Tie najdôležitejšie sú nasledovné:

- Fiber laser je menej nákladný na výrobu
- Má vyššiu účinnosť v porovnaní s CO2 laserom
- Fiber laser má vysoký výkon v porovnaní s CO2 laserom
- Má o 2/3 nižšiu spotrebu energie pri vyššej rýchlosti rezania (v porovnaní s CO₂ laserom s rovnakým výkonom)
- Laserový zdroj nepotrebuje žiadne plyny
- Umožňuje rezať aj materiály s lesklým povrchom
- Fiber laser je veľmi stabilný a flexibilný
- Nepotrebuje zrkadlá na prenos laserového lúča
- Dosahuje lepšiu čistotu rezu a umožňuje rezanie jemných detailov
- Vyznačuje sa dlhou životnosť až 200 000 hodín
- Celý systém je takmer bez údržbový
- Vyžaduje minimálne náklady na servis
- Vďaka Fiber laseru je stroj pripravený na prevádzku ihneď po zapnutí