Процесс легкой резки делится на:
1. Испарительная резка:
Под воздействием лазерного луча высокой плотности мощности температура поверхности материала быстро повышается до температуры кипения, что достаточно для предотвращения плавления за счёт теплопроводности. В результате часть материала испаряется, превращаясь в пар, и исчезает, а другая часть выносится в виде выброса со дна реза вспомогательным газовым потоком.
2. Плавильная резка:
Когда плотность мощности падающего лазерного луча превышает определённое значение, материал внутри точки облучения начинает испаряться, образуя отверстия. Образовавшись, это небольшое отверстие действует как чёрное тело, поглощая всю энергию падающего луча. Небольшое отверстие окружается стенкой из расплавленного металла, а затем вспомогательный поток воздуха, соосный с лучом, уносит расплавленный материал вокруг отверстия. По мере перемещения заготовки небольшое отверстие синхронно перемещается горизонтально в направлении резки, формируя режущий шов. Лазерный луч продолжает освещать переднюю кромку этого шва, и расплавленный материал непрерывно или пульсирующе выдувается изнутри шва.
3. Резка окислительным плавлением:
При резке плавлением обычно используются инертные газы. При использовании кислорода или других активных газов материал воспламеняется под воздействием лазерного луча, и происходит бурная химическая реакция с кислородом, что приводит к образованию дополнительного источника тепла. Это называется резкой плавлением с окислением. Более подробное описание процесса выглядит следующим образом:
(1) Поверхность материала быстро нагревается до температуры возгорания под воздействием лазерного луча, а затем интенсивно горит в кислороде, выделяя большое количество тепла. Под действием этого тепла внутри материала образуются небольшие отверстия, заполненные паром, окружённые стенками из расплавленного металла.
(2) Переход продуктов горения в шлак определяет скорость горения кислорода и металла, при этом скорость диффузии кислорода через шлак к фронту воспламенения также существенно влияет на скорость горения. Чем выше расход кислорода, тем быстрее протекает химическая реакция горения и скорость удаления шлака. Конечно, чем выше расход кислорода, тем лучше, поскольку слишком большой расход может привести к быстрому охлаждению продуктов реакции, а именно оксидов металлов, на выходе из разделочного шва, что также отрицательно сказывается на качестве резки.
(3) Очевидно, что в процессе резки с окислительным расплавлением существуют два источника тепла: энергия лазерного излучения и тепловая энергия, генерируемая химической реакцией между кислородом и металлом. По оценкам, тепло, выделяющееся в результате реакции окисления при резке стали, составляет около 60% от общей энергии, необходимой для резки. Очевидно, что использование кислорода в качестве вспомогательного газа позволяет достичь более высоких скоростей резки по сравнению с инертными газами.
(4) При резке окислительным плавлением с двумя источниками тепла, если скорость горения кислорода превышает скорость движения лазерного луча, шов реза получается широким и шероховатым. Если скорость движения лазерного луча превышает скорость горения кислорода, резка будет узкой и гладкой. [1]
4. Контроль над разрушением разреза:
Для хрупких материалов, склонных к термическому повреждению, высокоскоростная и контролируемая резка с использованием лазерного нагрева называется контролируемой резкой с разрушением. Суть этого процесса резки заключается в нагреве небольшого участка хрупкого материала лазерным лучом, что приводит к созданию большого температурного градиента и значительной механической деформации в этой области, что приводит к образованию трещин. При поддержании сбалансированного температурного градиента лазерный луч может направлять трещины в любом желаемом направлении.
Время публикации: 09 сентября 2025 г.
