Tăierea cu laser este o tehnologie de procesare termică bazată pe separarea precisă realizată prin interacțiunea unui fascicul laser cu energie înaltă-și materialelor. Principiul său de bază constă în conversia controlată a energiei luminii și termice, determinând ca materialul localizat al piesei de prelucrat să se topească rapid, să se vaporizeze sau să atingă punctul său de aprindere. Cu ajutorul unui flux de gaz auxiliar, materialul topit sau vaporizat este îndepărtat, formând astfel o tăietură continuă și curată. Această tehnologie integrează cunoștințele din mai multe discipline, cum ar fi optică, termodinamică, știința materialelor și controlul automat, permițând tăierea de înaltă-precizie, de mare-viteză atât a materialelor metalice, cât și a materialelor ne-.
Generarea laserului provine de la principiul emisiei stimulate. Într-un laser, mediul de lucru (cum ar fi fibra optică, gazul CO₂ sau cristalul solid) suferă o inversare a populației sub excitarea unei surse de pompă, formând o regiune de câștig. Când fotonii se propagă înainte și înapoi în cavitatea rezonantă și induc emisia a mai multor fotoni de aceeași frecvență, fază și direcție, este generat un fascicul laser cu o luminozitate ridicată, foarte direcțional și foarte coerent. După ce a fost modelat și focalizat de un sistem optic, fasciculul laser poate fi comprimat într-un punct extrem de fin cu un diametru de zeci până la sute de micrometri, creând astfel o densitate de energie extrem de mare pe suprafața piesei de prelucrat.
În timpul procesului de tăiere, raza laser focalizată este proiectată vertical sau oblic pe suprafața materialului. Energia luminoasă este transformată rapid în energie termică, determinând ca temperatura zonei afectate să crească până la punctul de topire al materialului sau chiar punctul de fierbere într-un timp foarte scurt. În aceste condiții, materialul metalic se topește sau se vaporizează, iar unele materiale suferă de asemenea reacții chimice cu gazul de asistență (cum ar fi oxidarea exotermă a oțelului carbon într-o atmosferă de oxigen), sporind și mai mult aportul de energie. Gazul de asistență (de obicei oxigen, azot sau aer comprimat) este ejectat cu viteză mare printr-o duză coaxială. Acesta servește două scopuri: în primul rând, elimină materialul topit sau vaporizat din tăietură, prevenind re-condensarea zgurii la tăiere; în al doilea rând, oferă energie chimică suplimentară într-un mediu cu gaz oxidant, crescând viteza de tăiere.
Calitatea și eficiența tăierii depind de potrivirea coordonată a puterii laserului, calitatea fasciculului, poziția punctului focal, viteza de tăiere și tipul și presiunea gazului de asistență. Puterea determină energia totală aportă pe unitatea de timp, în timp ce viteza afectează durata interacțiunii energiei cu materialul; ambele controlează împreună aportul de căldură către tăietură. Poziția punctului focal influențează dimensiunea spotului și distribuția densității energiei, determinând astfel penetrarea tăieturii și morfologia-secțiunii transversale. Momentul gazului auxiliar elimină zgura și formează o atmosferă protectoare, prevenind oxidarea, decolorarea sau contaminarea prin tăiere.
Întreaga procesare este controlată cu precizie de un sistem CNC, care controlează cu precizie traiectoria capului laser și parametrii de proces, realizând urmărirea de înaltă{0}}precizie a contururilor complexe bi{-dimensionale sau tri-dimensionale. Echipamentele moderne de tăiere cu laser pot, de asemenea, să încorporeze senzori pentru a monitoriza deplasarea punctului focal, fluctuațiile de putere și modificările presiunii gazului în timp real, utilizând controlul în buclă închisă-pentru corecția în timp util și asigurarea consecvenței în procesarea lotului.
În rezumat, principiul de lucru al tăierii cu laser se bazează pe un fascicul laser cu densitate mare-energie-ca forță motrice de bază. Prin cuplarea cu mai multe-câmpuri de lumină, căldură și forță, realizează îndepărtarea rapidă, localizată a materialului și completează modelarea de înaltă-precizie sub control inteligent. Acest principiu conferă tăierii cu laser o adaptabilitate largă a materialului și o flexibilitate excelentă de procesare, făcându-l de neînlocuit în producția de ultimă generație, instrumente de precizie și producție personalizată la scară largă-.
