Metallerin lazerle kesilmesi

Ahşap, elmas, titanyum, çelik gibi değerli taşlar, yansıtıcı metaller, cam, plastik, silikon vb. gibi her kalınlıktaki çok çeşitli malzemeler lazerle kesilebilir, üzerlerine gravür yapılabilir veya delik Bu işlem lazer ışınını kesim yapılması gereken noktalara odaklayarak bunu yapar ve kesim yerinde önce lazer ışınıyla delikler oluşturularak hassas ve düzgün bir çıktı elde edilir, daha sonra ışın deliklerin uzunluğu boyunca devam eder. Lazer esasen içinden geçtiği malzemeyi eritir, dolayısıyla kesmekten çok eritmeye benzer. Işınlar, metallerin lazerle kesilmesi için darbeler veya sürekli dalgalar şeklinde kullanılabilir. Her darbe, lazer ışınını kısa bir süre için kesim alanına uygularken, dalga lazeri bunu sürekli olarak yapar. Çalıştığınız metale bağlı olarak ışın yoğunluğunu, uzunluğunu ve ısı çıkışını kontrol edebilir, ayrıca lazer ışınını daha fazla odaklamak için özel bir ayna veya lens kullanabilirsiniz. Bu olanaklar sayesinde lazer kesim yardımıyla 0,1 mm yarıklar oluşturulabilecek ölçüde kesim işlemi kontrol edilmektedir. Metallerin lazerle kesilmesinde, optik olarak ve bilgisayar sayısal kontrolü (CNC) ile malzemeye doğru yönlendirilen yüksek güçlü bir lazer ışını kullanılır. Tipik olarak bu işlem, malzeme üzerinde kesilecek desenin CNC kodunu takip etmek için bir hareket kontrol sistemi kullanır. Kullanılan lazer ışını, lazer ışınlarının kapalı bir kap içindeki elektrik deşarjları veya lambalar yoluyla uyarılmasıyla oluşturulur. Işınlar, tutarlı bir monokromatik ışık akışı oluşturmak için aynanın içinden geçen iç yansımayla güçlendirilir. Bu ışık, ışını bir mercek aracılığıyla yönlendiren aynalar veya optik fiber aracılığıyla çalışma alanına odaklanır. Kesim işlemine sacın kenarları dışında bir noktadan başlamanın gerekli olduğu durumlarda, yüksek güçlü darbeli lazerin malzemede örneğin 5 adet delik oluşturması nedeniyle delme işlemi kullanılır. 5 saniyelik darbelerle paslanmaz çelik bir levha kesilebilir. Kalın çanda (13 mm) bir delik oluşturdu.

Füzyon kesme işlemi sırasında, erimiş malzemeyi kabuktan çıkarmak için bir inert gaz (genellikle nitrojen) kullanılır. Azot gazı erimiş malzemeyle reaksiyona girmez ve bu nedenle giriş enerjisine katkıda bulunmaz.

Alevle kesme işlemi sırasında yardımcı gaz olarak oksijen kullanılır. Oksijen, erimiş malzemeye mekanik kuvvet uygulamanın yanı sıra, sürece enerji girişini artıran ekzotermik bir reaksiyon da oluşturur.

Uzaktan kesme işlemi sırasında malzemeler yüksek yoğunluklu lazer ışınıyla kısmen buharlaştırılır (eritilir) ve yardımcı gaz olmadan ince tabakalar halinde kesilir.

Oksijen gazı yardımıyla lazer kesim işleminde akış, bir gaz karışımından geçer. Gaz akışının türü lazer performansında etkili bir faktördür. Yaygın oksijen lazeri türleri arasında hızlı eksenel akış, yavaş eksenel akış, enine akış ve levha bulunur. Hızlı eksenel akış, bir türbin veya üfleyici tarafından yüksek hızda karbondioksit, helyum ve nitrojen karışımını kullanır. Çapraz akışlı lazerler, gaz karışımını daha yavaş bir hızda sirküle etmek için basit bir üfleyici kullanırken, levha veya difüzyon rezonatörleri, basınç veya cam malzeme gerektirmeyen statik bir gaz alanı kullanır. Sistemin boyutuna ve konfigürasyonuna bağlı olarak lazer jeneratörünü ve harici optikleri soğutmak için farklı yöntemler kullanılır. Atık ısı doğrudan havaya aktarılabilir ancak genellikle bir soğutucu kullanılır. Su, genellikle bir ısı transfer sistemi veya soğutucu aracılığıyla sirküle edilen, yaygın olarak kullanılan bir soğutucudur. Su soğutmalı lazer işlemenin bir örneği, darbeli lazer ışınını düşük basınçlı su jetiyle birleştirerek ışını optik fiberle aynı şekilde yönlendiren lazer mikrojet sistemidir. Su kalıntıları giderir ve malzemeyi soğutur. Fiber lazerler de metal lazer kesim endüstrisinde bu amaç için oldukça popüler hale gelmiştir. Bu teknolojide sıvı veya gaz yerine katı katkı maddesi kullanılıyor. Lazer, oksijen teknikleriyle elde edilenden çok daha küçük bir ışın üretecek şekilde cam elyaflarla güçlendirilir ve bu, yansıtıcı metallerin kesilmesi için çok uygundur.