Η κοπή με λέιζερ είναι μια μέθοδος θερμικής κοπής που χρησιμοποιεί μια εστιασμένη δέσμη λέιζερ υψηλής πυκνότητας ισχύος για την ακτινοβόληση του τεμαχίου εργασίας. Αυτό προκαλεί την ταχεία τήξη, εξάτμιση, αφαίρεση ή την επίτευξη του σημείου ανάφλεξής του ακτινοβολημένου υλικού. Εν τω μεταξύ, η ροή αέρα υψηλής ταχύτητας, ομοαξονική με τη δέσμη λέιζερ, απομακρύνει το τηγμένο υλικό, κόβοντας έτσι το τεμάχιο εργασίας.
Ταξινόμηση και Χαρακτηριστικά της Κοπής με Λέιζερ
Η κοπή με λέιζερ μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις τύπους: κοπή με εξάτμιση λέιζερ, κοπή με σύντηξη λέιζερ, κοπή με οξυγόνο λέιζερ και χάραξη και ελεγχόμενη θραύση με λέιζερ.
Χρησιμοποιεί μια δέσμη λέιζερ υψηλής ενεργειακής πυκνότητας για να θερμάνει το τεμάχιο εργασίας, αυξάνοντας γρήγορα τη θερμοκρασία του στο σημείο βρασμού του υλικού σε εξαιρετικά σύντομο χρονικό διάστημα, προκαλώντας την εξάτμιση του υλικού και τον σχηματισμό ατμών. Ο ατμός εκτοξεύεται με μεγάλη ταχύτητα, δημιουργώντας μια τομή στο υλικό καθώς διαφεύγει. Δεδομένου ότι τα περισσότερα υλικά έχουν υψηλή θερμότητα εξάτμισης, η κοπή με εξάτμιση λέιζερ απαιτεί σημαντική ισχύ και πυκνότητα ισχύος.
Στην κοπή με σύντηξη λέιζερ, το λέιζερ θερμαίνει και λιώνει το μεταλλικό υλικό. Ένα μη οξειδωτικό αέριο (όπως Ar, He, N, κ.λπ.) διοχετεύεται στη συνέχεια μέσω ενός ακροφυσίου ομοαξονικού με τη δέσμη λέιζερ. Η υψηλή πίεση του αερίου αποβάλλει το τηγμένο μέταλλο, σχηματίζοντας μια κοπή. Σε αντίθεση με την κοπή με εξάτμιση, αυτή η μέθοδος δεν απαιτεί πλήρη εξάτμιση του υλικού και καταναλώνει μόνο το 1/10 της ενέργειας που απαιτείται για την κοπή με εξάτμιση. Χρησιμοποιείται κυρίως για την κοπή μη οξειδώσιμων ή αντιδραστικών μετάλλων, συμπεριλαμβανομένου του ανοξείδωτου χάλυβα, του τιτανίου, του αλουμινίου και των κραμάτων τους.
Κοπή με λέιζερ οξυγόνου
Η αρχή της κοπής με οξυγόνο με λέιζερ είναι παρόμοια με την κοπή με οξυακετυλένιο. Το λέιζερ λειτουργεί ως πηγή θερμότητας προθέρμανσης, ενώ τα ενεργά αέρια (όπως το οξυγόνο) χρησιμεύουν ως αέριο κοπής. Από τη μία πλευρά, το αέριο που διοχετεύεται αντιδρά με το μέταλλο που κόβεται, πυροδοτώντας μια αντίδραση οξείδωσης που απελευθερώνει μεγάλη ποσότητα θερμότητας οξείδωσης. Από την άλλη πλευρά, διοχετεύει τα λιωμένα οξείδια και τήκεται από τη ζώνη αντίδρασης, σχηματίζοντας μια τομή στο μέταλλο. Η αντίδραση οξείδωσης κατά την κοπή παράγει σημαντική θερμότητα, επομένως η κοπή με οξυγόνο με λέιζερ απαιτεί μόνο τη μισή ενέργεια από την κοπή με σύντηξη, ενώ η ταχύτητα κοπής είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή της εξάτμισης και της κοπής με σύντηξη. Εφαρμόζεται κυρίως σε οξειδώσιμα μεταλλικά υλικά όπως ο ανθρακούχος χάλυβας, ο τιτανιούχος χάλυβας και ο θερμικά επεξεργασμένος χάλυβας.
Χάραξη με λέιζερ και ελεγχόμενο κάταγμα
Η χάραξη με λέιζερ χρησιμοποιεί ένα λέιζερ υψηλής ενεργειακής πυκνότητας για να σαρώσει την επιφάνεια εύθραυστων υλικών, εξατμίζοντας μια μικρή αυλάκωση. Η εφαρμογή μιας ορισμένης πίεσης προκαλεί στη συνέχεια θραύση του εύθραυστου υλικού κατά μήκος της αυλάκωσης. Τα λέιζερ με διακόπτη Q και τα λέιζερ CO₂ χρησιμοποιούνται συνήθως για χάραξη με λέιζερ. Η ελεγχόμενη θραύση αξιοποιεί την απότομη κατανομή θερμοκρασίας που παράγεται κατά τη χάραξη με λέιζερ για να δημιουργήσει τοπική θερμική τάση σε εύθραυστα υλικά, προκαλώντας τη θραύση τους κατά μήκος της χαραγμένης αυλάκωσης.
Εφαρμογές κοπής με λέιζερ
Οι περισσότερες μηχανές κοπής με λέιζερ λειτουργούν μέσω προγραμμάτων αριθμητικού ελέγχου (NC) ή διαμορφώνονται ως ρομπότ κοπής. Ως μέθοδος ακριβείας επεξεργασίας, η κοπή με λέιζερ μπορεί να κόψει σχεδόν όλα τα υλικά, συμπεριλαμβανομένης της κοπής 2D ή 3D λεπτών μεταλλικών φύλλων. Στον αεροδιαστημικό τομέα, η τεχνολογία κοπής με λέιζερ χρησιμοποιείται κυρίως για την κοπή ειδικών αεροδιαστημικών υλικών όπως κράματα τιτανίου, κράματα αλουμινίου, κράματα νικελίου, κράματα χρωμίου, ανοξείδωτο χάλυβα, οξείδιο του βηρυλλίου, σύνθετα υλικά, πλαστικά, κεραμικά και χαλαζία. Τα αεροδιαστημικά εξαρτήματα που υποβάλλονται σε επεξεργασία με κοπή με λέιζερ περιλαμβάνουν σωλήνες φλόγας κινητήρα, περιβλήματα κράματος τιτανίου με λεπτά τοιχώματα, πλαίσια αεροσκαφών, δέρματα κράματος τιτανίου, δοκούς πτερύγων, πάνελ ουράς πτερύγων, κύριους ρότορες ελικοπτέρων και κεραμικά θερμομονωτικά πλακίδια διαστημικών λεωφορείων.
Ώρα δημοσίευσης: 08-12-2025
