Het lichtsnijproces wordt onderverdeeld in:
1. Verdampingsnijden:
Onder verhitting met een laserstraal met hoge vermogensdichtheid stijgt de oppervlaktetemperatuur van het materiaal snel tot het kookpunt, wat voldoende is om smelten door thermische geleiding te voorkomen. Hierdoor verdampt een deel van het materiaal tot stoom en verdwijnt, terwijl een deel als uitwerpsel van de onderkant van de snijnaad wordt weggeblazen door een hulpgasstroom.
2. Smelten en snijden:
Wanneer de vermogensdichtheid van de invallende laserstraal een bepaalde waarde overschrijdt, begint het materiaal binnen het bestralingspunt van de straal te verdampen, waardoor gaten ontstaan. Zodra dit kleine gaatje is gevormd, fungeert het als een zwart lichaam dat alle energie van de invallende straal absorbeert. Het kleine gaatje wordt omgeven door een gesmolten metalen wand, waarna een coaxiale hulpluchtstroom met de straal het gesmolten materiaal rond het gaatje afvoert. Terwijl het werkstuk beweegt, beweegt het kleine gaatje synchroon horizontaal in de snijrichting om een snijnaad te vormen. De laserstraal blijft langs de voorrand van deze naad schijnen en het gesmolten materiaal wordt continu of pulserend van binnenuit de naad weggeblazen.
3. Oxidatie-smelt-snijden:
Bij smeltsnijden worden doorgaans inerte gassen gebruikt. Als in plaats daarvan zuurstof of andere actieve gassen worden gebruikt, wordt het materiaal ontstoken onder bestraling met een laserstraal, waarna een heftige chemische reactie met zuurstof plaatsvindt, waardoor een andere warmtebron ontstaat. Dit wordt oxidatiesmeltsnijden genoemd. De specifieke beschrijving is als volgt:
(1) Het oppervlak van het materiaal wordt onder bestraling met een laserstraal snel verhit tot de ontbrandingstemperatuur en ondergaat vervolgens intense verbrandingsreacties met zuurstof, waarbij een grote hoeveelheid warmte vrijkomt. Onder invloed van deze warmte ontstaan kleine, met stoom gevulde gaatjes in het materiaal, omgeven door wanden van gesmolten metaal.
(2) De overdracht van verbrandingsstoffen naar de slak bepaalt de verbrandingssnelheid van zuurstof en metaal, terwijl de snelheid waarmee zuurstof door de slak diffundeert om het ontstekingsfront te bereiken ook een aanzienlijke invloed heeft op de verbrandingssnelheid. Hoe hoger de zuurstofstroom, hoe sneller de chemische verbrandingsreactie en de snelheid van de slakverwijdering. Natuurlijk geldt: hoe hoger de zuurstofstroom, hoe beter, omdat een te hoge stroomsnelheid kan leiden tot een snelle afkoeling van de reactieproducten, namelijk metaaloxiden, bij de uitgang van de snijnaad, wat ook de snijkwaliteit negatief beïnvloedt.
(3) Uiteraard zijn er twee warmtebronnen in het proces van oxidatief smelten en snijden: de laserstralingsenergie en de thermische energie die wordt gegenereerd door de chemische reactie tussen zuurstof en metaal. Geschat wordt dat de warmte die vrijkomt bij de oxidatiereactie tijdens het snijden van staal ongeveer 60% van de totale benodigde energie voor het snijden uitmaakt. Het is duidelijk dat met zuurstof als hulpgas hogere snijsnelheden kunnen worden bereikt in vergelijking met inerte gassen.
(4) Bij het oxidatie-smelt-snijproces met twee warmtebronnen, als de verbrandingssnelheid van de zuurstof hoger is dan de bewegingssnelheid van de laserstraal, ziet de snijnaad er breed en ruw uit. Als de bewegingssnelheid van de laserstraal hoger is dan de verbrandingssnelheid van de zuurstof, zal de resulterende spleet smal en glad zijn. [1]
4. Controleer het breuksnijden:
Voor brosse materialen die gevoelig zijn voor thermische schade, wordt gecontroleerd snijden met hoge snelheid en door middel van laserverhitting ook wel gecontroleerd breuksnijden genoemd. De belangrijkste functie van dit snijproces is het verhitten van een klein gebied bros materiaal met een laserstraal. Dit veroorzaakt een grote thermische gradiënt en ernstige mechanische vervorming in dat gebied, wat resulteert in de vorming van scheuren in het materiaal. Zolang een evenwichtige verwarmingsgradiënt wordt gehandhaafd, kan de laserstraal scheuren in elke gewenste richting leiden.
Plaatsingstijd: 09-09-2025
