אתה חייב לשלוט בידע הבסיסי הזה של חיתוך לייזר!

כאשר קרן הלייזר הממוקדת זורחת על חומר העבודה, אזור ההקרנה יתחמם במהירות כדי להמיס או לאדות את החומר. לאחר שקרן הלייזר חודרת לחומר העבודה, מתחיל תהליך החיתוך: קרן הלייזר נעה לאורך קו המתאר תוך התכת החומר. בדרך כלל, סילון אוויר משמש כדי להרחיק את החומר המותך מהחתך, ומותיר מרווח צר בין קטע החיתוך למסגרת הצלחת, שהוא רחב כמעט כמו קרן הלייזר הממוקדת.
חיתוך להבה
חיתוך להבה הוא תהליך סטנדרטי המשמש לחיתוך פלדה דלת פחמן, תוך שימוש בחמצן כגז החיתוך. חמצן נלחץ עד 6 בר ונושף לתוך החתך. שם, המתכת המחוממת מגיבה עם חמצן: היא מתחילה להישרף ולהתחמצן. תגובות כימיות משחררות כמות גדולה של אנרגיה (עד פי חמישה מאנרגיית הלייזר) כדי לסייע לקרן הלייזר בחיתוך.

איור 1: חומר עבודה הממיס קרן לייזר, חיתוך גז המנשף את החומר המותך והסיגים בחתך
חיתוך התכה
חיתוך התכה הוא תהליך סטנדרטי נוסף המשמש בחיתוך מתכת. זה יכול לשמש גם לחיתוך חומרים מתיכים אחרים, כגון קרמיקה.
השתמש בחנקן או בגז ארגון כגז החיתוך, ונשב גז בלחץ של 2-20בר דרך החתך. ארגון וחנקן הם גזים אינרטיים, מה שאומר שהם אינם מגיבים עם המתכת המותכת בחתך ורק מפוצצים אותם לכיוון התחתית. בינתיים, גז אינרטי יכול להגן על קצה החיתוך מפני חמצון אוויר.
חיתוך אוויר דחוס
ניתן להשתמש באוויר דחוס גם לחיתוך צלחות דקות. לחץ אוויר של 5-6 בר מספיק כדי לפוצץ את המתכת המותכת בחתך. בגלל שכמעט 80% מהאוויר הוא גז חנקן, חיתוך אוויר דחוס הוא בעצם חיתוך נמס.
חיתוך בסיוע פלזמה
אם הפרמטרים נבחרים כראוי, ענני פלזמה יופיעו בחתך חיתוך בהתכה בעזרת פלזמה. ענני פלזמה מורכבים מאדי מתכת מיוננים וגז חיתוך מיונן. ענן הפלזמה סופג את האנרגיה של לייזר CO2 וממיר אותו לחומר העבודה, ומצמיד יותר אנרגיה לחומר העבודה, וכתוצאה מכך להמסה מהירה יותר של חומר ולמהירות חיתוך מהירה יותר. לכן, תהליך חיתוך זה נקרא גם חיתוך פלזמה במהירות גבוהה.
ענני פלזמה הם למעשה שקופים בהשוואה ללייזרים מוצקים, כך שהמסה וחיתוך בעזרת פלזמה יכולים להשתמש רק בלייזרי CO2.

חיתוך גיזוז
חיתוך גיזוז מאדה חומרים וממזער את ההשפעה התרמית על החומרים הסובבים עד כמה שניתן. ניתן להשיג את ההשפעה הנ"ל על ידי שימוש בעיבוד לייזר CO2 מתמשך לאידוי חומרים עם חום נמוך וספיגה גבוהה, כגון סרט פלסטיק דק, עץ, נייר, קצף וחומרים אחרים שאינם נמסים.
לייזר דופק קצר במיוחד מאפשר ליישם טכנולוגיה זו על חומרים אחרים. אלקטרונים חופשיים במתכות סופגים לייזר ומתחממים בעוצמה. דופק הלייזר אינו מגיב עם חלקיקים מותכים ופלזמה, והחומר עובר סובלימציה ישירות ללא זמן להעברת אנרגיה לחומר שמסביב בצורה של חום. אין השפעה תרמית מובהקת, התכה או היווצרות קוצים במהלך אבלציית דופק פיקו-שניה של חומרים.

איור 3 חיתוך גיזוז: הלייזר גורם לאידוי החומר ולבעירה, ולחץ האדים גורם לסיגים להיפלט מהחתך
פרמטרים: התאמת תהליך העיבוד
פרמטרים רבים משפיעים על תהליך חיתוך הלייזר, חלקם תלויים בביצועים הטכניים של הלייזר והמכונה, בעוד שאחרים משתנים.
דרגת קיטוב
דרגת הקיטוב מציינת איזה אחוז של הלייזר הומר. דרגת הקיטוב האופיינית היא בדרך כלל בסביבות 90%. זה מספיק לחיתוך באיכות גבוהה.
קוטר פוקוס
קוטר המוקד משפיע על רוחב החתך, וניתן לשנותו על ידי שינוי אורך המוקד של עדשת המיקוד. קוטר מוקד קטן יותר פירושו חתך צר יותר.
עמדת מיקוד
מיקום המיקוד קובע את קוטר האלומה וצפיפות הכוח על פני השטח של חומר העבודה, כמו גם את צורת החתך.

איור 4 מיקום מיקוד: בתוך חומר העבודה, על פני חומר העבודה ומעל חומר העבודה
כוח לייזר
עוצמת הלייזר צריכה להתאים לסוג העיבוד, לסוג החומר ולעובי. ההספק חייב להיות גבוה מספיק כדי שצפיפות ההספק על חומר העבודה יעלה על סף העיבוד.

איור 5: כוח לייזר גבוה יותר יכול לחתוך חומרים עבים יותר
מצב עבודה
מצב רציף משמש בעיקר לחיתוך קווי מתאר סטנדרטיים של מתכת ופלסטיק בגדלים של מילימטר עד סנטימטר. כדי להמיס נקבים או לייצר קווי מתאר מדויקים, משתמשים בלייזרים פולסים בתדר נמוך.
מהירות חיתוך
כוח הלייזר ומהירות החיתוך חייבים להתאים זה לזה. מהירות חיתוך מהירה מדי או איטית מדי יכולה להוביל לעלייה בחספוס ולהיווצרות כתמים.

איור 6: מהירות החיתוך יורדת עם הגדלת עובי הצלחת
קוטר זרבובית
קוטר הזרבובית קובע את קצב זרימת הגז ואת צורת זרימת האוויר הנפלטת מהזרבובית. ככל שהחומר עבה יותר, כך קוטר סילון הגז גדול יותר, ובהתאמה גם קוטר פיית הזרבובית צריך לגדול.
טוהר הגז ולחץ
חמצן וחנקן משמשים לעתים קרובות כגזי חיתוך. טוהר ולחץ הגז משפיעים על אפקט החיתוך.
בעת שימוש בחיתוך להבת חמצן, טוהר הגז צריך להגיע ל-99.95%. ככל שצלחת הפלדה עבה יותר, לחץ הגז בשימוש נמוך יותר.
בעת שימוש בחנקן להתכה וחיתוך, טוהר הגז צריך להגיע ל-99.995% (באופן אידיאלי 99.999%), ונדרש לחץ אוויר גבוה יותר להמסה וחיתוך לוחות פלדה עבים.
טבלת פרמטרים טכניים
בשלבים המוקדמים של חיתוך לייזר, המשתמשים היו צריכים לקבוע את הגדרת פרמטרי העיבוד באמצעות פעולת ניסיון. כעת, פרמטרי עיבוד בוגרים מאוחסנים במכשיר הבקרה של מערכת החיתוך. עבור כל סוג חומר ועובי, יש נתונים מתאימים. טבלת הפרמטרים הטכניים מאפשרת גם למי שלא מכיר את הטכנולוגיה הזו להפעיל ציוד חיתוך בלייזר בצורה חלקה.
גורמים להערכת איכות חיתוך לייזר
ישנם תקנים רבים לשיפוט האיכות של קצוות חיתוך בלייזר. ניתן לקבוע סטנדרטים כגון קוצים, חריצים ודפוסים בעין בלתי מזוינת; יש למדוד אנכיות, חספוס ורוחב החתך באמצעות מכשירים מיוחדים. שקיעת חומר, קורוזיה, אזורים מושפעי חום ועיוות הם גם גורמים חשובים למדידת איכות חיתוך הלייזר.

איור 7: חיתוך טוב, חיתוך גרוע. תקנים להערכת איכות הקצוות החתוכים
סיכויים רחבים
ההצלחה המתמשכת של חיתוך לייזר היא מעבר להישג ידם של רוב שיטות העיבוד האחרות. בעתיד, גם סיכויי היישום של חיתוך לייזר יהפכו רחבים יותר ויותר.