

Lézervágás kisokos
Mi is az a lézervágás?
A lézervágás egy olyan automatizált vágási eljárás, amelynél a vágáshoz szükséges hőenergiát a lézersugár biztosítja. Leggyakoribb ipari alkalmazási területe szerkezeti acélok, alumínium és rozsdamentes lemeztáblák, illetve -csövek, idomacélok megmunkálása, darabolása.
Története
A lézersugárzás elméleti alapjait Albert Einstein rakta le 1917-ben, a korabeli technika azonban még nem állt készen a gyakorlati megvalósításra. Az első működő készülékre majd’ negyven évet kellett várni. Theodore Maiman ekkor villanólámpával gerjesztett rubin kristályt használt. Ugyanebben az évben, Ali Javan állította elő az első hélium–neon gázlézert. Ez volt az első folytonos sugárzású lézer, amely az elektromos energiát alakítja át lézersugárrá. 1962-ben Robert Hall alkotta meg a félvezető lézert, Kumar Partel pedig a nagy teljesítményű, folytonos sugárzású széndioxid gázlézert. 1967-ben az angol The Welding Institute kutatóintézetben lemezvágáshoz fejlesztettek lézereket. Az első lemezvágásra fejlesztett különleges lézert Birminghamben helyezték üzembe. 1970-ben a Messer Griesheim piacra dobja az első CNC lézersugaras vágóberendezést. Ipari célokra azóta is többnyire a CO2 gázlézert használnak, elsősorban az üzemeltetés relatív olcsósága miatt.


A lézeres vágástechnológiák csoportosítása
A lézeres vágástechnológiáknak három csoportját különböztetjük meg:
Ezek közül az első az oxidációs, azaz égető vágás, melynek során a vágandó anyagot olyan magas hőmérsékletre hevítik, hogy az meggyullad a felületre fúvatott nagy tisztaságú oxigénben. Ezzel a technológiával olyan anyagok vághatók, amelyeknek gyulladáspontja alacsonyabb, mint az olvadáspontja. Ilyen anyagok például az ötvözetlen és a gyengén ötvözött acélok. A 2-3 bar nyomású oxigén segít az ömledék és salak kifúvásában is.
A következő az olvasztó vágás (vagy inert gázos vágás), melynek során az anyagot lézersugárral olvadáspontjáig hevítik, majd a keletkezett olvadékot semleges segédgáz (rendszerint nitrogén) segítségével nagy nyomáson kifúvatják a keletkezett vágórésből, ezt használják például alumínium és rozsdamentes anyagok vágásakor. Speciális esetekben – mint pl. titán, vagy magnézium vágásakor – nitrogén helyett argon gázt használnak.
Szublimációs vágást olyan anyagok vágására használnak, amelyeknek nincs olvadáspontja (például a fa, műanyag, kerámia vagy papír). A szublimációs vágás során a megmunkált anyag szilárd halmazállapotból közvetlenül gázneművé alakul át.
Néhány anyag lézerrel csak nehezen és költségesen vágható, ilyen például a vörösréz vagy az ezüst. Ennek oka az, hogy az említett anyagok nagyon jó hővezetők, így a vágás létrejöttéhez szükséges helyi túlhevülés éppen a kiváló hővezetés miatt nem tud kialakulni.


A lézervágás jellemzői
– a munkadarab vágása mechanikus érintés nélkül történik
– a vágandó anyag mechanikai tulajdonságai nem befolyásolják a vágást
– a vágás sorja mentes, a hőhatásövezet kicsi
– a vágott felület minősége jó és utánmunkálást általában nem igényel
– nagy tervezői szabadság a munkadarab kialakítását illetően, kis anyaghidak és éles bemetszések is elkészíthetők a koncentrált hőbevitel folytán.
– a lézeresvágás előnye a nagyfokú automatizáltság. A hagyományos NC- és CNC-vezérlésű vágóberendezések mellett napjainkban már megjelentek a rugalmas programozású robotok is.
Lézerrel működő ipari vágógépek
Lézeres vágógépek szokásos elnevezései a vágandó anyagfajta geometriájára utalnak.
Léteznek síklézerek, amelyek a lemeztáblák és egyéb síkfelületek megmunkálására alkalmasak.
Továbbá csőlézerek, amelyek általában csövek, zártszelvények, idomacélok és esetleg síkovál profilok megmunkálására szolgálnak.
Mire jó a lézervágás?
A lézervágás különösen alkalmas kis darabszámú, alakos fém munkadarabok készítésére, de a lézereket egyre nagyobb számban használják fel nemfémes anyagok (polimerek, fa, textil, kompozitok, kerámiák stb.) vágására is. Ennek oka a gazdaságosságon kívül az is, hogy lézervágással jó minőségű termékek készíthetők, különösen a tömeggyártás területén. A nemfémes anyagok vágásának további előnye, hogy a munkaeszköz és a vágandó anyag között nincs közvetlen kapcsolat, a lézeres technológiával a rugalmas anyag (műanyag, gumi) is pontosan kivágható.