Hoe werkt een lasersnijmachine?

Een laser is een sterk geconcentreerde lichtstraal op een enkele golflengte. Bij elke golflengte van licht absorberen, weerkaatsen en zenden verschillende materialen dat licht in verschillende hoeveelheden door.

De laserstraal is een kolom van licht met een zeer hoge intensiteit, van een enkele golflengte of kleur. In het geval van een typische CO2-laser ligt die golflengte in het infraroodgedeelte van het lichtspectrum, dus onzichtbaar voor het menselijk oog. De straal heeft een diameter van slechts ongeveer 3/4 inch terwijl deze van de laserresonator, die de straal creëert, door het straalpad van de machine gaat. Het kan in verschillende richtingen worden gestuiterd door een aantal spiegels, of "straalbuigers", voordat het uiteindelijk op de plaat wordt gefocusseerd. De gefocusseerde laserstraal gaat door de boring van een mondstuk net voordat deze de plaat raakt. Ook stroomt door dat mondstuk een gecomprimeerd gas, zoals zuurstof of stikstof.

De hoge vermogensdichtheid resulteert in snelle verhitting, smelten en gedeeltelijke of volledige verdamping van het materiaal. Bij het snijden van zacht staal is de hitte van de laserstraal voldoende om een ​​typisch "oxy-fuel" verbrandingsproces te starten, en het lasersnijgas zal pure zuurstof zijn, net als een autogeen-toorts. Bij het snijden van roestvrij staal of aluminium smelt de laserstraal het materiaal eenvoudigweg en wordt stikstof onder hoge druk gebruikt om het gesmolten metaal uit de zaagsnede te blazen.

Op een CNC lasersnijmachine wordt de lasersnijkop in de vorm van het gewenste onderdeel over de metalen plaat bewogen, waardoor het onderdeel uit de plaat wordt gesneden. Een capacitief hoogtecontrolesysteem handhaaft een zeer nauwkeurige afstand tussen het uiteinde van het mondstuk en de plaat die wordt gesneden. Deze afstand is belangrijk, omdat deze bepaalt waar het brandpunt zich bevindt ten opzichte van het oppervlak van de plaat. De snijkwaliteit kan worden beïnvloed door het brandpunt net boven het oppervlak van de plaat, aan het oppervlak of net onder het oppervlak te verhogen of te verlagen.

Een lasersnijmachine werkt door een bundel laserlicht op een stuk materiaal te focussen. Het laserlicht is zo krachtig dat het, wanneer het wordt gefocusseerd, de temperatuur van het te snijden materiaal hoog genoeg verhoogt om het materiaal te smelten of te verdampen, in het kleine gebied waarop de straal wordt gefocusseerd. Vaak wordt een hulpgas gebruikt om het gesmolten materiaal uit het snijgebied te duwen. Dit geldt met name voor het zagen van metalen of dikke platen materiaal zoals multiplex.

Om vormen te snijden, wordt de laserkop verplaatst, waarbij een soort portaal wordt gebruikt om de straal over nieuw materiaal te positioneren, waardoor een lijn wordt gesneden in plaats van een klein gaatje. De soorten bewegingssystemen omvatten tandheugel en rondsels, kogelomloopspillen en lineaire motoren. Lineaire motoren zijn het duurst, maar zijn het snelst en het meest nauwkeurig. Tandheugel en rondsels bieden bijna dezelfde snelheid en nauwkeurigheid, maar voor een lagere prijs. Sommige kleine hobbylasers kunnen ook een distributieriem en stappenmotoren gebruiken om hun laserkop te bewegen. In alle gevallen draagt ​​een systeem met servo- en encoderfeedback in hoge mate bij aan de snijnauwkeurigheid van de machine, net als een stijf frame, geïsoleerd van trillingen.

Voor een lasersnijbewerking is het belangrijk om een ​​golflengte te kiezen die zeer absorberend is in het materiaal dat u wilt snijden.

Omdat de laserenergie op het materiaaloppervlak wordt gericht, absorbeert het materiaal zoveel energie dat het snel voorbij de smelttemperatuur en tot de afbraaktemperatuur verwarmt.

Bij de afbraaktemperatuur breekt het materiaal af en desintegreert het. Vaak komen er rook of dampen vrij wanneer dit gebeurt.

De rand van de snede kan tot een lager niveau worden verwarmd en daadwerkelijk smelten en opnieuw vormen. Dit kan eigenlijk worden gebruikt als een soort afdichtingsmechanisme dat handig is voor vezelachtige materialen, bijvoorbeeld om draadsnijden te voorkomen.

Bij lasersnijden kan het een goed idee zijn om de laser zo te richten dat rook van het snijproces zich niet als roet op de laseroptiek verzamelt. Bovendien is het bij het snijden (of lassen) van sterk reflecterende oppervlakken belangrijk om te voorkomen dat de laserstraal van het oppervlak weerkaatst en terug in de laseroptiek, waardoor deze kan worden beschadigd.