Hoe werkt lasersnijden?

Hoe werkt lasersnijden?

Inleiding op lasersnijtechniek

Wat is lasersnijden?

Lasersnijden is het proces waarbij materialen met behulp van een laserstraal worden gesneden. Afhankelijk van de vereiste kan een laserstraal het materiaal afsnijden of in complexe vormen snijden, wat voor conventionele boren lastig is. Een lasersnijmachine kan ook worden gebruikt voor het boren en graveren van materialen. Lasersnijtechniek wordt als zeer veelzijdig beschouwd omdat het vele verschillende materialen van diverse diktes kan snijden.

Waarom worden lasers gebruikt voor snijden

Lasers worden voor veel doeleinden gebruikt. Een van deze toepassingen is het snijden van metalen platen. Op zacht staal, roestvrij staal en aluminiumplaat is het lasersnijproces zeer nauwkeurig, levert het een uitstekende snijkwaliteit op, heeft het een kleine kerfbreedte en een kleine door warmte be�nvloede zone en is het geschikt voor het snijden van zeer ingewikkelde vormen en kleine gaten.

De meeste mensen weten al dat het woord 'LASER' een acroniem is voor Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (lichtversterking door gestimuleerde stralingsemissie). Maar hoe snijdt licht door een stalen plaat?

How�a Laser Cutter works�

Hoe werkt lasersnijden?

Straalopwekking

De laserstraal is een kolom van licht met een zeer hoge intensiteit en met ��n golflengte of kleur. Bij een typische CO2-laser ligt golflengte in het infraroodgedeelte van het lichtspectrum en is dus onzichtbaar voor het menselijk oog. De straal heeft een diameter van slechts ongeveer 1,9 cm wanneer deze vanaf de laserresonator, die de straal opwekt, volgens het straalpad door de machine gaat. De straal kan in verschillende richtingen worden afgebogen door verschillende spiegels of 'straalbuigers', voordat deze uiteindelijk op de plaat wordt scherpgesteld (gefocusseerd). De gefocusseerde laserstraal gaat door het gat van een mondstuk direct voordat deze de plaat raakt. Ook stroomt een gecomprimeerd gas, zoals zuurstof of stikstof, door het mondstuk.

Straal focusseren

Voor het scherpstellen (focusseren) van de laserstraal kan een speciale lens, of een gebogen spiegel, worden gebruikt; dit gebeurt in de lasersnijkop. De bundel moet precies worden gefocusseerd, zodat de vorm van het focuspunt en de energiedichtheid op dat punt perfect rond en consistent is en gecentreerd in het mondstuk. Door de grote bundel op ��n punt scherp te stellen, is de warmtedichtheid in dat punt extreem. Denk maar eens aan een vergrootglas waarmee u zonnestralen zodanig op een blad kunt richten dat het in brand vliegt. Stel u dan eens voor dat u 6 kW energie op ��n richt en hoe heet die plek dan zal worden.

Gelokaliseerde verwarming

De hoogvermogen dichtheid leidt tot snel verwarmen, smelten en gedeeltelijk of volledig verdampen van het materiaal. Bij het snijden van zacht staal is de warmte van de laserstraal voldoende om een typisch 'autogeen' verbrandingsproces te starten, en het lasersnijgas is zuiver zuurstof, net zoals bij een autogene lastoorts. Bij het snijden van roestvrij staal of aluminium smelt de laserstraal het materiaal eenvoudigweg en wordt onder stikstof met hoge druk gebruikt om het gesmolten metaal uit de laserkerf te blazen.

Straalbeweging

Bij een CNC-lasersnijder wordt de lasersnijkop in de gewenste vorm over de metalen plaat bewogen, waardoor het deel uit de plaat wordt gesneden. Een capacitief hoogteregelsysteem zorgt voor een constante afstand tussen het uiteinde van het mondstuk en de plaat die wordt gesneden. Deze afstand is belangrijk omdat deze bepaalt waar het focuspunt zich bevindt ten opzichte van het oppervlak van de plaat. De snijkwaliteit kan worden be�nvloed door het focuspunt te verhogen of verlagen zoals net boven het oppervlak van de plaat, aan het oppervlak of net onder het oppervlak.

Er zijn ook vele andere parameters die van invloed zijn op de snijkwaliteit, maar als ze allemaal goed worden geregeld, is lasersnijden een stabiel, betrouwbaar en precies snijproces.