Vier Arten des Laserschneidens

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie wird die Laserschneidtechnologie immer ausgefeilter. Heute werde ich vier Arten der Laserschneidtechnologie vorstellen.

Das Laserschneiden ist heute eine der beliebtesten Methoden der Metallbearbeitung. Das Prinzip besteht darin, das Werkstück mit einem fokussierten Laserstrahl hoher Leistungsdichte zu bestrahlen, wodurch es schnell schmilzt, verdampft, abgetragen wird oder den Zündpunkt des bestrahlten Materials erreicht. Gleichzeitig wird eine koaxiale Hochgeschwindigkeitsübertragung zum Strahl genutzt. Der Luftstrom bläst das geschmolzene Material weg und ermöglicht so das Schneiden des Metallwerkstücks.

Abhängig von den thermophysikalischen Eigenschaften des zu bearbeitenden Materials und den Eigenschaften des Hilfsgases kann das Laserschneiden in vier Arten unterteilt werden. Dabei handelt es sich um Laserdampfschneiden, Laserschmelzschneiden, Lasersauerstoffschneiden und lasergesteuertes Brechen.

1. Laser-Dampfschneiden

Mithilfe eines hochenergetischen Laserstrahls mit hoher Dichte zum Erhitzen des Werkstücks steigt die Temperatur des geschnittenen Materials schnell an und erreicht in kurzer Zeit den Siedepunkt des Materials. Der Schmelzschritt wird übersprungen und die Verdampfung beginnt direkt, um Dampf zu bilden. Durch das Ausblasen des Dampfes entsteht eine Schnittfuge im Schneidstoff.

2. Laserschmelzschneiden

Das Metallmaterial wird mit einem Laser erhitzt und geschmolzen. Ein inaktives Gas wie Stickstoff wird durch eine Düse koaxial zum Strahl geblasen und das geschmolzene flüssige Metall wird unter dem starken Druck des Gases ausgestoßen. Der Vorteil des Laserschmelzschneidens besteht darin, dass die Schnittkanten relativ glatt und allgemein sind. Es ist keine Nachbearbeitung erforderlich, der Laserenergiebedarf ist hoch und der Gasdruck hoch. Geeignet zum Schneiden von Edelstahl, Titan, Aluminium und Legierungsmetallen.

3. Laser-Sauerstoffschneiden

Das Prinzip des Laser-Sauerstoffschneidens ähnelt dem des Autogenschneidens. Es nutzt den Laser als Vorheizwärmequelle und Sauerstoff und andere reaktive Gase als Schneidgas. Einerseits oxidiert das ausgestoßene Gas mit dem Schneidmetall und setzt dabei eine große Menge Oxidationswärme frei; Andererseits werden das geschmolzene Oxid und die Schmelze aus der Reaktionszone geblasen, um einen Schnitt im Metall zu bilden. Die Schnittgeschwindigkeit ist hoch und eignet sich hauptsächlich zum Schneiden von Metallmaterialien aus Kohlenstoffstahl.

4. Laserkontrollierter Bruch

Beim lasergesteuerten Bruch wird mit relativ geringer Laserleistung eine scharfe Temperaturverteilung in der Rille erzeugt, die in spröden Materialien lokale thermische Spannungen verursacht und dazu führt, dass das Material entlang der Rille bricht. Höhere Leistungen können die Oberfläche des Werkstücks aufschmelzen und die Schneidkante zerstören. Es eignet sich hauptsächlich zum Schneiden spröder Materialien wie Siliziumwafer und Glas.