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Vielfältige Materialien
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Konturfreiheit
Durch die Verwendung eines fokussierten Laserstrahls wird nur ein lokaler Bereich des Materials erhitzt, und das verbleibende Werkstück trägt minimale bis keine thermische Belastung. Folglich ist die Schneidkerbe fast so breit wie der Balken selbst, was einen glatten und gratfreien Schnitt hochkomplexer und detaillierter Konturen ermöglicht. In den meisten Fällen ist eine zeitaufwändige Nachbearbeitung nicht mehr erforderlich. Aufgrund seiner Flexibilität wird dieses Schneidverfahren häufig in der Kleinzahl-, Mehrfach- und Prototypenfertigung eingesetzt.
Verwendung von ultrakurzen Pulsen zur Herstellung hochwertiger Schneidkanten.
Ultrakurzpulslaser können nahezu jedes Material schnell verdampfen, wodurch erhebliche thermische Effekte vermieden werden und so hochwertige Schneidkanten ohne Schmelzauswurf entstehen. Daher eignet sich dieser Lasertyp besonders gut zur Herstellung von feinen Metallprodukten, wie Stents im Bereich der Medizintechnik. In der Display-Industrie können ultrakurze Pulslaser verwendet werden, um chemisch gehärtetes Glas zu schneiden.
Ein umfassender Überblick über alle Laserschneidmethoden:
Brennschneiden
In vielen Fällen ist der Laser ein ideales universelles Werkzeug zum Schneiden sowohl von Metall- als auch von Nichtmetallmaterialien. Der Laserstrahl kann fast jede Kontur schnell und flexibel durchschneiden – egal wie komplex oder komplex die Form ist oder wie dünn das Material ist. Unterschiedliche Schneidgase und -drücke können den Verarbeitungsprozess und die Ergebnisse beeinflussen.
Fusionsschnitt
Der Fusionsschnitt verwendet Stickstoff oder Argon als Schneidegas. Das Gas strömt mit einem Druck von 2 bis 20 bar durch den Kerf. Im Gegensatz zum Flammenschnitt reagiert er nicht mit der Metalloberfläche im Inneren des Kerfs. Der Vorteil dieser Schneidmethode besteht darin, dass die Schneidkanten gratfrei und oxidfrei sind, was eine minimale Nachbearbeitung erfordert.
Sublimationsschneiden
Sublimationsschneiden wird hauptsächlich für Präzisionsschneidarbeiten eingesetzt, die hochwertige Schneidkanten erfordern. Durch diesen Prozess minimiert der Laser das Schmelzen und die Verdunstung des Materials. Der im Schneidspalt entstehende Materialdampf erzeugt einen hohen Druck, der die Schmelze nach oben und unten schleudert. Prozessgase – Stickstoff, Argon oder Helium – schützen die Schneidfläche vor Umwelteinflüssen und stellen sicher, dass die Schnittkanten nicht oxidiert werden.
Präzisionslaserschneiden
Das präzise Schneiden von Laserstrahlen nutzt gepulste Laserenergie, um einzelne Bohrlöcher zu verbinden und sie mit 50 % bis 90 % zu überlappen, um Schneidnähte zu bilden. Dies wird erreicht, indem sehr hohe Pulsspitzenleistungen und eine extreme Leistungsdichte auf der Werkstückoberfläche durch kurze Impulse erzeugt werden. Vorteile sind eine minimale Erhitzung der Teile, was das Schneiden relativ feiner Teile ohne thermische Verformung ermöglicht.
Faktoren, die den Laserschneidprozess beeinflussen:
1. Fokusposition und Fokusdurchmesser
Die Lage des Brennpunkts beeinflusst die Leistungsdichte und die Form des Kerfes am Werkstück. Der Durchmesser des Brennpunkts bestimmt die Breite und Form des Kerfs.
2. Laserleistung
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3. Düsendurchmesser
Die Wahl der passenden Düse ist entscheidend für die Qualität des Werkstücks. Die Form des Gasstrahls und das Gasvolumen können durch den Düsendurchmesser bestimmt werden.
4. Betriebsweise
Der Energieübertragungsmodus des Lasers kann entweder durch Dauerwellen- oder Pulsbetrieb gesteuert werden, um festzustellen, ob der Laser das Werkstück kontinuierlich oder intermittierend bestrahlt.
5. Kürzgeschwindigkeit
Die Schneidgeschwindigkeit wird durch die jeweilige Schneidaufgabe und das zu verarbeitende Material bestimmt. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Laserleistung, desto schneller die Schneidgeschwindigkeit. Außerdem nimmt die Schneidgeschwindigkeit ab, wenn die Materialdicke zunimmt. Wenn die für ein bestimmtes Material eingestellte Geschwindigkeit zu hoch oder zu niedrig ist, führt dies zu einer Zunahme der Oberflächenrauheit und zum Auftreten von Graten.
6. Polarisationsgrad
Die meisten CO2-Laser senden linear polarisiertes Licht ab, was die Qualität der Schnitte je nach Schneidrichtung beeinflusst. Zur Verbesserung der Schneidqualität wird linear polarisiertes Licht oft in zirkulär polarisiertes Licht umgewandelt. Der Polarisationsgrad ist wichtig, um zirkulare Polarisation zu erreichen und hochwertige Schnitte zu gewährleisten. Im Gegensatz dazu benötigen Festkörperlaser keine Polarisationsänderungen, da sie unabhängig von der Richtung konsistente Schneidergebnisse liefern.
7. Schneidgas und Schneiddruck
Je nach Schneidmethode werden verschiedene Prozessgase verwendet, die bei unterschiedlichen Drücken durch die Schneidnaht fließen. Zum Beispiel liegen die Vorteile von Argon und Stickstoff als Schneidgase darin, dass sie nicht mit dem geschmolzenen Metall in der Schneidnaht reagieren und gleichzeitig die Schneidfläche vor Umwelteinflüssen schützen.
8. Laserschneiden mit gemischten Gasen
Durch den Einsatz von Hochleistungslasern und der Mischung aus Stickstoff- und Sauerstoffgasen können Stahlbau- und Aluminiummahlgraben reduziert werden. Die Verbesserung der Werkstücksqualität hängt von der Materialqualität, dem Typ und der Legierung der Bleche mit einer Dicke von sechs bis zwölf Millimetern ab.