Pojem laser je akronim, ki prihaja iz angleškega govornega področja, pomeni pa “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”. Laser ni nič drugega kot svetlobni oscilator, ki omogoča osredotočanje na točko izredno majhnega premera, ki je manjša od 1 mm.

Sam laserski razrez je toplotni postopek razreza materiala, kjer izvir laserja oziroma resonator ustvarja laserske žarke, ki se s pomočjo zrcala izvaja v rezalni glavi stroja in osredotoča na točko izredno majhnega premera.

Laserski razrez kovin – uporaba in prednosti

Zaradi velike natančnosti se laserski razrez uporablja v številnih vejah industrije, kot so metalurgija, elektronika, ladjedelstvo itd.

• Laserski razrez kovin nudi številne prednosti, nekatere od njih pa so:
• majhen prenos toplote na kovino
• majhne deformacije kovine
• visoka hitrost
• visoka kakovost reza
• fleksibilnost
• ekonomičnost
• natančnost

Principi delovanja laserskega razreza kovin

Razrez kovin z laserjem se lahko doseže s pomočjo:

• CO2 laserja: uporabljajo se za vrtanje, razrez, označevanje in graviranje
• Nd laserja: uporabljajo se za predvsem za vrtanje. Za njih so značilni visokoenergetski impulzi in manjše hitrosti ponavljanja
• Nd – YAG laserja: uporabljajo se za vrtanje, graviranje in nastavljanje. Uporabljajo zelo visokoenergetske impulze

Ilustrirani prikaz delovanja laserja za razrez kovin

Laserski razrez je toplotni procesi, ki se začne s segrevanjem ter osredotočanjem laserskega žarka (gostota se giblje okoli 104 Wmm-2) v kombinaciji s plinom (aktivnim ali inertnim). Laserski žarek topi kovino, ki se reže, plin pa s svojim valovanjem odstranjuje staljeni material. Laserski razrez kovine se začne z vrtanjem luknje v kovini, sam postopek vrtanja luknje pa lahko traja do 15 sekund, saj je

odvisno od debeline materiala. Žarek, ki se uporablja med laserskim razrezom, ima paralelno debelino od 1,5 do 12,5 mm.

Ena od možnosti laserskega razreza je razrez pločevine.

Spodnja slika prikazuje primer pločevine, ki je bila lasersko razrezana.

Karakteristike laserskega razreza kovin

Natančnost, katero je možno doseči z laserskim razrezom kovin, znaša do 0,01. Količina toplote, ki se med razrezom prenaša, je vidna v tabeli. Količine so podane v vatih [W].

Hitrost je ena od prednosti uporabe laserskega razreza kovin.

Sledi tabela, ki prikazuje čas v minutah, ki je potreben za razrez enega palca materiala.

Laserski razrez kovin ima več parametrov, katere je možno spreminjati, eden od najbolj pomembnih je impulzni oziroma kontinuirani žarek. Temenska moč pri impulznemu žarku laserskega razreza ali povprečna moč pri kontinuiranemu laserskemu razrezu določa penetracijo. Kontinuiran žarek se uporablja za gladke in debelejše materiale, impulzni žarek pa za natančne razreze. Slika prikazuje primerjavo rezov s kontinuiranim in impulznim žarkom.

Povzetek

Eden od modernejših načinom strojne obdelave kovin v smislu razreza je laserski razrez kovin.

Cena laserskega razreza kovin je odvisna od samih zahtev, oziroma od vrste, kakovosti in debeline rezanega materiala.

Post Laserski razrez – ključne prednosti in karakteristike je prvi puta viđen na Servisni center za razrez kovin - Laser Ing.

Poznamo dva osnovna načina obdelave kovin z razrezom:

• Groba obdelava – predstavlja temeljno obdelavo in je sestavljena iz strganja, vrtanja, rezkanja itd. Cilj tovrstne obdelave je odstranjevanje večje količine materiala
• Zaključna obdelava – posnemanje, brušenje.  S tem postopkom se izvaja zaključna obdelava po izvedenim razrezom.

Če bi orodja za razrez kovin razdelili v skupine, bi jih razvrstili takole:

• Ročna orodja za razrez kovin – npr. ročne žage, škarje
• Strojna orodja za razrez kovin – lasersko rezilo, plazemsko rezilo, razrez z vodnim curkom, avtogeni razrez itd.

Odločitev o izbiri načina razreza materiala je odvisna od hitrosti, kakovosti, natančnosti in na splošno o zahtevah, ki za razrez veljajo. V skladu s temi zahtevami se izberejo orodja za razrez.

Primer za razrez materiala z ročnim orodjem je razrez pločevine. Za razrez pločevine se najpogosteje uporabljajo škarje (ročne ali namizne), med razrezom pa pride do minimalnega srha, vendar pa je rez potrebno dodatno obdelati zaradi ostrih robov, ki nastanejo med procesom razreza.

Strojni razrez kovin se najpogosteje izvaja s pomočjo CNC tehnologije, kar omogoča številne prednosti. Tako je s pomočjo CNC razrezom kovin možno doseči natančnost, ki znaša 0,2 mm. Razrez železa je prav tako možno izvesti z uporabo CNC-ja in nekaterega od rezil (npr. plazemsko rezilo).

Princip razreza kovin

Med razrezom je material, ki se reže (pločevina, železo, jeklo…), podložen plastični deformaciji, naprezanje rezanega materiala se povečuje, nakar material prične popuščati, to pa na koncu privede k pokanju oziroma deformaciji. Med razrezom se pojavi srh, sam rez pri nekaterih tehnikah pa zahteva dodatno obdelavo, medtem ko pa pri drugih tehnikah (kot je recimo laserski razrez) ne zahteva dodatne obdelave.

Orodja za razrez

Poleg že omenjene delitve na ročna in strojna orodja, je orodja za razrez možno deliti tudi na:

• Orodja, ki material ločujejo s sekanjem (npr. nož)
• Orodja, ki material ločujejo z odstranjevanjem drobcev (npr. sveder)
• Orodja za razrez brez direktnega stika – razrez s pomočjo energije (npr. plazemski razrez)

Kot smo že omenili, se med razrezom pojavlja srh. Pri nekaterih tehnikah je količina srha zanemarljiva, pri nekaterih pa velika.

Količina in način formiranja srha sta odvisna od plastičnih lastnosti materialov, ki se režejo, lahko pa jih delimo tudi na:

• Prekinjene
• Neprekinjene
• Lamelne

Med razrezom se pojavljajo sile, ki vplivajo tudi na segrevanje materiala, zato se lahko material deformira, v kolikor je količina toplote, ki se nanj prenese, dovolj velika. Vendar pa današnje sofisticirane tehnike razreza večinoma prenašajo minimalno količino toplote na material, s čimer se izognemo deformaciji. Poleg tega večina sofisticiranih tehnik razreza (plazemski in laserski) za seboj ne pušča večjih srhov, samega reza pa ni potrebno dodatno obdelovati.

Z razvojem tehnologije, zlasti CNC-ja, se je povečala tudi natančnost razreza. Tako je s pomočjo CNC razrezom kovin možno doseči natančnost, ki znaša 0,2 mm.

Materiala za izdelavo rezalnega orodja

Poleg same deformacije, prihaja med razrezom materiala tudi do izrabe rezalnega orodja.

Na rezalno orodje se zato nanašajo naslednje zahteve:

• Orodja za hladen razrez: – do 200°C: odpornost na obrabo, udarce, deformacijo
• Orodja za topel razrez: – nad 200°C: odpornost na obrabo, korozijo, udarce

Pri vsakem rezalnem orodju se razlikujejo:

• Vzorci, ki vplivajo na obrabo – toplota lahko poveča obrabo
• Mehanizmi obrabe – npr. oksidiranje
• Način, na kateri se obrabi – npr. lom
• Kriterij obrabe – različni materiali imajo različne kriterije obrabe

Razrez materiala je eden od najpomembnejših postopkov pred nadaljnjo obdelavo. Razvoj CNC tehnologije je omogočil veliko natančnost reza, ki znaša celo 0,2 mm.

Post Razrez kovin z izločanjem drobcev je prvi puta viđen na Servisni center za razrez kovin - Laser Ing.