Laserskärning är en termisk skärmetod som använder en fokuserad laserstråle med hög effektdensitet för att bestråla arbetsstycket. Detta gör att det bestrålade materialet snabbt smälter, förångas, ablateras eller når sin antändningspunkt. Samtidigt blåser ett höghastighetsluftflöde koaxiellt med laserstrålen bort det smälta materialet och skär därigenom igenom arbetsstycket.
Klassificering och egenskaper hos laserskärning
Laserskärning kan delas in i fyra typer: laserförångningsskärning, laserfusionsskärning, lasersyreskärning och laserritsning och kontrollerad sprickbildning.
Den använder en laserstråle med hög energitäthet för att värma upp arbetsstycket och höjer snabbt dess temperatur till materialets kokpunkt på extremt kort tid, vilket får materialet att förångas och bilda ånga. Ångan stöts ut med hög hastighet, vilket skapar ett snitt i materialet när den släpps ut. Eftersom de flesta material har hög förångningsvärme kräver laserförångningsskärning avsevärd effekt och effekttäthet.
Vid lasersmältningsskärning värmer och smälter lasern metallmaterialet. En icke-oxiderande gas (såsom Ar, He, N, etc.) blåses sedan genom ett munstycke koaxiellt med laserstrålen. Gasens höga tryck stöter ut den smälta metallen och bildar ett snitt. Till skillnad från förångningsskärning kräver denna metod inte fullständig materialförångning och förbrukar endast 1/10 av den energi som behövs för förångningsskärning. Den används huvudsakligen för att skära icke-oxiderbara eller reaktiva metaller, inklusive rostfritt stål, titan, aluminium och deras legeringar.
Laserskärning med syrgas
Principen för lasersyrgasskärning liknar oxyacetylenskärning. Lasern fungerar som en förvärmningskälla, medan aktiva gaser (såsom syre) fungerar som skärgas. Å ena sidan reagerar den blåsta gasen med metallen som skärs, vilket utlöser en oxidationsreaktion som frigör en stor mängd oxidationsvärme. Å andra sidan blåser den bort smälta oxider och smälter från reaktionszonen, vilket bildar ett snitt i metallen. Oxidationsreaktionen under skärning genererar betydande värme, så lasersyrgasskärning kräver bara hälften av energin som smältskärning, medan skärhastigheten är mycket snabbare än förångnings- och smältskärning. Den tillämpas främst på oxiderbara metallmaterial som kolstål, titanstål och värmebehandlat stål.
Laserritning och kontrollerad fraktur
Laserritsning använder en laser med hög energidensitet för att skanna ytan på spröda material och skapa ett litet spår. Genom att applicera ett visst tryck spricker det spröda materialet längs spåret. Q-switchade lasrar och CO₂-lasrar används ofta för laserritsning. Kontrollerad brottning utnyttjar den branta temperaturfördelningen som genereras under laserspårfräsning för att skapa lokal termisk spänning i spröda material, vilket får dem att brytas längs det ritsade spåret.
Tillämpningar av laserskärning
De flesta laserskärmaskiner styrs via numeriska styrprogram (NC) eller konfigureras som skärrobotar. Som en precisionsbearbetningsmetod kan laserskärning skära nästan alla material, inklusive 2D- eller 3D-skärning av tunna metallplåtar. Inom flyg- och rymdteknik används laserskärningsteknik huvudsakligen för att skära speciella flyg- och rymdmaterial såsom titanlegeringar, aluminiumlegeringar, nickellegeringar, kromlegeringar, rostfritt stål, berylliumoxid, kompositmaterial, plast, keramik och kvarts. Flyg- och rymdkomponenter som bearbetas med laserskärning inkluderar motorflamrör, tunnväggiga höljen i titanlegering, flygplansramar, titanlegeringsskinn, vingstringers, stjärtvingpaneler, helikoptrars huvudrotorer och keramiska värmeisolerande plattor för rymdfärjor.
Publiceringstid: 8 december 2025
