A lézergépek jelentősen elterjedtek az elmúlt években. Ennek egyik oka, hogy a technika fejlődött, a másik, hogy az emberek felismerték az előnyeit.
Azonban nagyon sokféle lézergép létezik, különböző feladatokra optimalizálva. Ezért nem egyértelmű, ha valaki csak a lézer vagy lézervágó kifejezéseket említi.
Hogy egy kicsivel érthetőbb és átláthatóbb legyen ez az ipari eljárás, a cikkben közelebbről megvizsgáljuk a folyamatokat, a lehetséges gép típusokat és a leggyakoribb alkalmazásokat.
Mi is az a lézervágás?
A nevéből egyértelműen következik, hogy az anyagleválasztás lézersugár segítségével történik. Ez lehet darabolás, de akár 3D-s megmunkálás is, bizonyos feltételekkel és korlátokkal.
Számos szempontból hasonlít a forgácsolási műveletekhez, mert lehet vele furatokat, vagy hornyokat készíteni, tetszőleges alakzatok vágni és gravírozni is.
Kevésbé ismert előnye, hogy vágható anyagvastagság tekintetében sem annyira kötött egy lézerrel való munkavégzés, mintsem gondolnánk.
A lézervágás folyamata
A folyamat lényege, hogy fókuszált precíz lézersugár keresztül megy az anyagon, sima vágási felületet hagyva maga után.
A lézersugár előbb átégeti, majd vágni kezdi az anyagot.
Ezt tulajdonképpen az anyag megolvasztásával éri el, ezért helyesebb lenne lézer olvasztónak hívni, de ez a név nem terjedt el. Az eljárás alkalmas lehet textíliáktól a fémek vágásáig.
A lézergép használhat impulzus sugarakat, vagy lézernyalábot, előbbit rövid sorozatokban, utóbbit folyamatosan alkalmazva. De lehetőség van a nyaláb intenzitásának, hosszának és hőteljesítményének a szabályozására a megmunkált anyagtól függően. A lézersugár fókuszálásához pedig tükröket és/vagy lencséket használhat.
A lézervágás a pontosságát tekintve kiemelkedő, köszönhetően a CNC vezérlésnek és a jól alkalmazott lézersugárnak. Akár 0.1 mm széles vágási rés is elérhető a kiváló vágott felület mellett.
A lézer három fő típusa:
CO2 lézer
A CO2 típusú vágást gázlézerrel érik el, történetesen egy elektromosan stimulált szén-dioxid keverékkel. Jellemzően nemfémes anyagok darabolására használt eljárás, melynek hullámhossza 10.6 mikrométer.
„Kristály lézer”
Az eljáráshoz neodímiummal adalékolt ittrium alumínium gránát kristályrácsra illetve neodímiummal adalékolt ittrium ortovanadát-ra van szükség. Az említett kristályok a szilárd állapotú lézerek csoportjába tartoznak., hullámhosszuk megegyezik a fiber lézerek hullámhosszával, azaz 1,064 mikrométer. Így fémes és nemfémes anyagok vágására is alkalmasak.
Azonban üzemeltetésük költséges, mert az alkalmazott szivattyú diódák 8-15.000 üzemóra után cserélendők. Továbbá a használt kristályok élettartama a is rövidebb, mint a fiber lézereké.
Fiber lézerek
A kristály lézerekhez hasonlóan, a fiber lézerek (szál lézer) is a szilárd lézerek csoportjába tartoznak.
A vágást végző sugár ún. mag lézer segítségével jön létre, melyet pumpadiódák és üvegszál erősít fel. Hullámhosszuk 1.064 mikrométer, ami 100-szor nagyobb, mint a CO2 lézeré, ha az intenzitás összefüggésében vizsgáljuk.
Fém és nemfém anyagok vágására is alkalmas.
Az három fő típus közül egy termelő üzem számára a fiber lézer a leghasznosabb. A sorolt előnyökön felül a javára írható, hogy karbantartás igénye minimális, a pótalkatrészek elérhető árúak, és hosszú az élettartamuk.
A fiber lézerekre is igaz, hogy létezik impulzusos és folyamatos hullámú, melyek rendkívül termelékenyen képesek dolgozni.
Energiafelvételük kisebb, és mivel a hűtőrendszerek is komoly fejlődésen mentek keresztül az elmúlt években, nem jellemző a hőkárosodás se a megmunkált anyagban sem a gépen.
Lézerrel végezhető műveletek
Lézervágás
Tábla anyagokból való tetszőleges formák kivágását jelenti.
Lézer gravírozás
A munkált anyagból egy-egy réteg eltávolítását jelenti, és nem a teljes keresztmetszet átolvasztását. Sokszor például vonalkód elhelyezésére szolgál.
Lézer jelölés
A gravírozáshoz hasonló azzal a különbséggel, hogy csak a megmunkált anyag felületén történik változás.
Fúrás
Átmenő furatok készítése.
A lézervágás előnyei a konvencionális darabolási módszerekkel szemben:
▶ nincs fizikai kontaktus a megmunkált anyaggal, így nincs kopás, vagy felesleges forgács
▶ minimális karbantartási igénye alacsony üzemeltetési költséget jelent
▶ kicsi az anyagveszteség, így környezetbarát, fenntartható gyártási eljárás
▶ a lézer zárt helyen üzemel, így kevésbé veszélyes, mint a forgácsolás
▶ a vezérlésnek köszönhetően a lézervágás folyamatának minden paramétere állítható, így az eredmény konstans az eljárás pedig megbízható
Milyen anyagok munkálhatók lézerrel?
▶ Szinte minden, de a lista legalábbis nagyon hosszú.
▶ fa, ügyelve arra, hogy a vágott vagy jelölt anyag indokolatlanul ne égjen össze
▶ drágakövek, köztük a gyémánt
▶ titán, acél
▶ üveg
▶ műanyag, szilikon és számos nemfémes anyag
Szerző: GépészPresszó
