לייזרים שימשו לראשונה לקצץ בשנות השבעים. בייצור תעשייתי מודרני, חיתוך לייזר נמצא בשימוש נרחב יותר לעיבוד חומרים כמו מתכת, פלסטיקה, זכוכית, קרמיקה, מוליכים למחצה, טקסטיל, עץ ונייר.
כאשר קרן לייזר ממוקדת מאירה על חומר עבודה, האזור המוקרן מתחמם באופן דרמטי כדי להמיס או לאדות את החומר. ברגע שקרן הלייזר חודרת לחומר העבודה, תהליך החיתוך מתחיל: קרן הלייזר עוברת לאורך קו מתאר תוך כדי היתוך החומר. החומר המותך בדרך כלל מפוצץ מהקרף על ידי סילון אוויר, ומשאיר חריץ צר בין החלק החתוך למחזיק הצלחת שהוא רחב כמעט כמו קרן הלייזר הממוקדת.
חיתוך להבה
חיתוך להבה הוא תהליך סטנדרטי המשמש בעת חיתוך פלדה קלה, תוך שימוש בחמצן כגז החיתוך. חמצן נלחץ עד 6 מוט ומפוצץ אל הקירף. שם, המתכת המחוממת מגיבה עם החמצן: בעירה וחמצון מתחילים. התגובה הכימית משחררת כמות גדולה של אנרגיה (עד חמש פעמים מהאנרגיה של הלייזר) המסייעת לקרן הלייזר בחיתוך.
ממיס חיתוך
חיתוך נמס הוא תהליך סטנדרטי נוסף המשמש בעת חיתוך מתכות. זה יכול לשמש גם לחתוך חומרים מתאימים אחרים, כמו קרמיקה.
גז חנקן או ארגון משמש כגז החיתוך, ולחץ גז של 2 עד 20 בר פוצץ דרך ה- KERF. ארגון וחנקן הם גזים אינרטיים, מה שאומר שהם לא מגיבים עם המתכת המותכת בקרף, אלא פשוט מפוצצים אותה לעבר התחתית. במקביל, הגזים האינרטיים מגנים על קצה החיתוך מפני חמצון אוויר.
חיתוך אוויר דחוס
ניתן להשתמש באוויר דחוס גם לחתוך צלחות דקות. די באוויר בלחץ ל 5-6 סרגל מספיק כדי לפוצץ את המתכת המותכת בחתך. מכיוון שכמעט 80% מהאוויר הוא חנקן, חיתוך אוויר דחוס הוא בעצם חיתוך נמס.
חיתוך בסיוע פלזמה
אם הפרמטרים נבחרים כראוי, ענן פלזמה יופיע בקיצוץ הממיס בסיוע פלזמה. ענן הפלזמה מורכב מאדי מתכת מיוננים וגז חיתוך מיונן. ענן הפלזמה סופג את האנרגיה של לייזר CO2 וממיר אותה לחומר העבודה כך שאנרגיה רבה יותר מחוברת לחומר העבודה והחומר יימס מהר יותר, וכתוצאה מכך מהירות חיתוך מהירה יותר. לפיכך, תהליך חיתוך זה נקרא גם חיתוך פלזמה במהירות גבוהה.
ענן הפלזמה הוא למעשה שקוף ביחס ללייזרים במצב מוצק, ולכן חיתוך נמס בסיוע פלזמה אפשרי רק עם לייזרי CO2.
חיתוך גיזוז
אידוי חיתוך מאדה את החומר, ומצמצם את ההשפעה של ההשפעות התרמיות על החומר שמסביב. ניתן להשיג זאת על ידי שימוש בלייזר CO2 רציף כדי לאדות חומרי ספיגה נמוכה וחומרה גבוהה, כמו סרטי פלסטיק דקים וחומרים שאינם להפיץ כמו עץ, נייר וקצף.
לייזרים פועמים של Ultrashort מאפשרים ליישם טכנולוגיה זו על חומרים אחרים. האלקטרונים החופשיים במתכת סופגים את הלייזר ומחממים באופן דרמטי. דופק הלייזר אינו מגיב עם החלקיקים המותכים והפלזמה, החומר סובלימציה ישירות ואין זמן להעביר את האנרגיה לחומר שמסביב בצורה של חום. פולסים של פיקוסקונד מפטרים את החומר ללא השפעה תרמית גלויה, ללא התכה וללא היווצרות בור.
פרמטרים: התאמת התהליך
פרמטרים רבים משפיעים על תהליך חיתוך הלייזר, שחלקם תלויים בתכונות הטכניות של הלייזר וכלי המכונה, בעוד שאחרים משתנים.
קיטוב
הקיטוב מציין איזה אחוז מאור הלייזר מומר. קיטוב אופייני הוא בדרך כלל סביב 90%. זה מספיק לחיתוך באיכות גבוהה.
קוטר מיקוד
קוטר המוקד משפיע על רוחב החיתוך וניתן לשנותו על ידי שינוי אורך המוקד של עדשת המיקוד. קוטר מוקד קטן יותר פירושו קרף צר יותר.
מיקום מיקוד
מיקום נקודת המוקד קובע את קוטר הקורה ואת צפיפות הכוח על פני השטח של חומר העבודה כמו גם את צורת ה- kerf.
כוח לייזר
יש להתאים את כוח הלייזר לסוג העיבוד, סוג החומר והעובי. הכוח חייב להיות גבוה מספיק כדי שצפיפות ההספק על חומר העבודה עולה על סף העיבוד.
