Výběr požadovaného výkonu laseru pro řezání laserem | Výroba kovových konstrukcí

Výkon laseru pro řezání kovu určuje jeho maximální schopnosti. Metoda řezání laserem je založena na tepelném účinku laserového paprsku na kov. Zpracovávaný kov se nejprve zahřeje na bod tání a poté na bod varu. V tomto okamžiku se materiál začne odpařovat. Tento druh řezání vyžaduje hodně energie.

Plyny používané při řezání laserem

Řezání laserem umožňuje dosáhnout přesnosti, která téměř eliminuje potřebu dalšího zpracování. Pro zvýšení účinnosti se používají různé plyny: kyslík, oxid uhličitý, dusík, vodík, helium, argon. Volba plynu závisí na druhu materiálu, tloušťce obrobku a plánech pro následné zpracování. Pokud řezání vyžaduje velmi vysoké teploty, používá se kyslík. Pouze argon je vhodný pro práci se zirkonem nebo titanem. Pro zpracování legované a uhlíkové oceli se jako pomocný prvek používá kyslík, u nerezové oceli se používá dusík pod tlakem do 20 atmosfér. Neželezné kovy a hliník se vyznačují vysokou tepelnou vodivostí a nízkou absorpcí laserového paprsku, k jejich řezání je použit pevnolátkový laser pracující v pulzním režimu.

Laserové instalace zahrnují

• pracovní prostředí;
• Zdroj energie;
• optický rezonátor.

Pracovní prostředí pro řezání laserem

V závislosti na typu pracovního prostředí jsou řezací zařízení:

1. Polovodičové, jejich hlavní jednotkou je osvětlovací komora, kde je umístěn zdroj energie a také pracovní tekutina. Polovodičový typ zahrnuje také vláknová zařízení. V nich se záření zvyšuje a jako zdroj energie působí polovodičový laser.
2. Plyn, kde pracovní tekutinou je oxid uhličitý, který je čerpán plynovou výbojkou a nabíjen elektrickými výboji. Pro zvýšení vyzařování nainstalujte průhledné zrcadlo.
3. Plynově dynamické, jejich pracovní tekutinou je oxid uhličitý zahřátý na 3000 stupňů. Nabíjí se paprskem s nízkým výkonem. Plyn je čerpán vysokou rychlostí úzkým kanálem, prudce expanduje a ochlazuje. Díky tomu jeho atomy přecházejí z nabitého stavu do stavu jednoduchého a plyn se stává zdrojem záření.

Volba výkonu pro řezání laserem

Výkon řezání kovu laserem závisí na jeho tepelné vodivosti: čím vyšší je, tím efektivnější bude proces, v průměru je to 0,15–12,5 m/s. Výkonová charakteristika je dána hustotou toku a dosahuje 10^8 (10 až 8. výkon) Watt na centimetr čtvereční, určuje se také v závislosti na tloušťce obrobku a dosahuje 0,5–1,5 kW.
Řezání kovu laserem vyžaduje výkon, který je v průměru 450–500 W. Tato metoda je považována za účinnou pro tloušťky obrobku nepřesahující 6 mm. Při tloušťce plechu 20–40 mm se takové zařízení často nepoužívá. U obrobků větší tloušťky se řezání neprovádí.

Výkon řezání laserem v závislosti na materiálu

1. Laserové řezání oceli. Ocel, maximální tloušťka plechu by neměla být vyšší než 20 mm.
   Pro vysoce kvalitní řezání kovů je důležité vzít v úvahu následující faktory:
   • s tloušťkou 1 mm by měl být výkon 100 W a řezná rychlost obrobku by měla být 1,6 m za minutu;
   • pro výrobky s hustotou 1,2 mm – 400 W a řeznou rychlostí – 4,6 m za minutu;
   • produkty 2,2 mm a více vyžadují zařízení 850 W a řezání rychlostí asi 1,8 m za minutu.
2. Laserové řezání nerezové oceli. Nerezová ocel, tloušťka plechu by neměla být větší než 16 mm. S takovými indikátory je možné zabránit výskytu záblesku a lze jej snadno odstranit.
   Je také třeba vzít v úvahu následující faktory:
   • pro 1 mm obrobek bude výkon asi 100 W.
   • pokud má plech tloušťku 1,3 mm, pak se výkon zvýší na 400 W.
   • výrobky o tloušťce 2,5 mm jsou zpracovávány 400 W laserem, ale rychlost klesá na 1,3 m za minutu.
3. Laserové řezání mosazi. Mosaz, tloušťka plechu až 12 mm, protože má poměrně vysokou odolnost. Pro obrobek o tloušťce 12 mm je zapotřebí výkon 5000 W.
4. Laserové řezání hliníku. Hliníková slitina, tloušťka plechu by neměla přesáhnout 12 mm, výkon tohoto plechu bude 5000 W.
5. Laserové řezání mědi. Měď, tloušťka obrobku do 5 mm – požadovaný výkon 5000 W.