איך עובד חותך לייזר?

.מדוע לייזרים משמשים לחיתוך?

"לייזר", ראשי תיבות של Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, נמצא בשימוש נרחב בכל תחומי החיים. כאשר הלייזר מופעל על מכונת החיתוך, הוא משיג מכונת חיתוך במהירות גבוהה, זיהום נמוך, פחות חומרים מתכלים ואזור קטן המושפע מחום. יחד עם זאת, קצב ההמרה הפוטואלקטרי של מכונת חיתוך הלייזר יכול להיות גבוה עד פי שניים מזה של מכונת חיתוך פחמן דו-חמצני, ואורך האור של לייזר הסיבים הוא 1070 ננומטר, כך שיש לו קצב ספיגה גבוה יותר, וזה יתרון גדול יותר בעת חיתוך לוחות מתכת דקים. יתרונות חיתוך הלייזר הופכים אותו לטכנולוגיה המובילה לחיתוך מתכת, הנמצאת בשימוש נרחב בתעשיית העיבוד השבבי והייצור, כאשר האופייניים שבהם הם חיתוך יריעות מתכת, חיתוך בתחום הרכב וכו'.

איך עובד חותך לייזר?

א. עקרון עיבוד הלייזר

קרן הלייזר ממוקדת בנקודת אור בקוטר קטן מאוד (הקוטר המינימלי יכול להיות פחות מ-0.1 מ"מ). בראש חיתוך הלייזר, קרן בעלת אנרגיה גבוהה כזו תעבור דרך עדשה מיוחדת או מראה מעוקלת, תקפץ לכיוונים שונים, ולבסוף תתאסף על עצם המתכת המיועד לחיתוך. במקומות בהם ראש חיתוך הלייזר חתך, המתכת נמסה במהירות, מתאדה, מתפרקת או מגיעה לנקודת הצתה. המתכת מתאדה ויוצרת חורים, ולאחר מכן זרימת אוויר במהירות גבוהה מרוססת דרך פיה קואקסיאלית עם הקרן. בלחץ החזק של גז זה, המתכת הנוזלית מוסרת ויוצרת חריצים.

מכונות חיתוך לייזר משתמשות באופטיקה ובבקרה נומרית ממוחשבת (CNC) כדי להנחות את הקרן או החומר, בדרך כלל שלב זה משתמש במערכת בקרת תנועה כדי לעקוב אחר קוד ה-CNC או ה-G של התבנית שיש לחתוך על החומר, כדי להשיג חיתוך דוגמאות שונות.

II. שיטות עיקריות של עיבוד לייזר

1) חיתוך בלייזר

חיתוך בלייזר בהיתוך הוא שימוש באנרגיה של קרן הלייזר כדי לחמם ולהמיס את חומר המתכת, ולאחר מכן ריסוס גז דחוס שאינו מחמצן (N2, אוויר וכו') דרך הזרבובית הקואקסיאלית לקרן, ומסיר את המתכת הנוזלית בעזרת לחץ גז חזק ליצירת תפר חיתוך.

חיתוך בלייזר משמש בעיקר לחיתוך חומרים שאינם מחמצנים או מתכות ריאקטיביות כגון נירוסטה, טיטניום, אלומיניום וסגסוגותיהם.

2) חיתוך חמצן בלייזר

עקרון חיתוך החמצן בלייזר דומה לחיתוך אוקסיאצטילן. הוא משתמש בלייזר כמקור חימום מוקדם ובגז פעיל כמו חמצן כגז חיתוך. מצד אחד, הגז הנפלט מגיב עם המתכת, ויוצר כמות גדולה של חום חמצון. חום זה מספיק כדי להמיס את המתכת. מצד שני, תחמוצות מותכות ומתכת מותכת נשאבות החוצה מאזור התגובה, ויוצרות חתכים במתכת.

חיתוך בלייזר בחמצן משמש בעיקר לחומרי מתכת מתחמצנים בקלות כמו פלדת פחמן. ניתן להשתמש בו גם לעיבוד פלדת אל-חלד וחומרים אחרים, אך החתך שחור ומחוספס, והעלות נמוכה יותר מזו של חיתוך בגז אינרטי.