Wpływ gazu procesowego na przebieg cięcia laserem

Przebieg procesu cięcia laserem zależy od wielu czynników. Jednym z ważniejszych jest rodzaj zastosowanego gazu procesowego oraz ciśnienie, z jakim jest on podawany.

Funkcje gazu procesowego podczas cięcia laserem

Gaz procesowy podczas cięcia laserowego spełnia pięć zasadniczych funkcji. Gaz obojętny ma za zadanie usunąć stopiony materiał z miejsca cięcia, co zapobiega jego zestalaniu się w formie żużla. Gaz aktywny natomiast uczestniczy w egzotermicznej reakcji z materiałem. Przepływ gazu procesowego ma również za zadanie zapobieganie powstawaniu plazmy podczas cięcia grubych elementów za pomocą wiązki o wysokim natężeniu oraz osłonę optyki ogniskującej wiązkę przed rozpryskami ciekłego metalu. Dodatkowo gaz procesowy chłodzi ciętą krawędź, dzięki czemu strefa wpływu ciepła generowana przez wiązkę jest węższa.

Rodzaje gazów procesowych

Od rodzaju zastosowanego gazu procesowego zależy w dużej mierze jakość i wydajność, jaką uzyskujemy, prowadząc cięcie laserem. Powszechnie stosowanymi gazami procesowymi jest azot (gaz obojętny) oraz tlen (gaz aktywny). Azot nie jest gazem całkowicie obojętnym, ale jest powszechnie stosowany w tej roli, ponieważ jest stosunkowo tani. Gazami procesowymi, które są całkowicie obojętne, jest hel oraz argon, które stosuje się podczas cięcia materiałów takich jak tytan.

Cięcie laserem w obecności azotu

Z użyciem azotu prowadzi się cięcie laserem stali, przede wszystkim wysokostopowych oraz nierdzewnych, oraz stopów aluminium i niklu. W przypadku azotu wymagane jest większe ciśnienie niż w przypadku tlenu, aby usunąć stopiony metal z obszaru cięcia. Głównym problemem, jaki wynika z wykorzystania azotu, jest tworzenie się zadziorów zestalonego metalu po zewnętrznej stronie powierzchni ciętej. Zadziory można zmniejszyć lub wyeliminować poprzez odpowiedni dobór innych parametrów cięcia, jak średnica dyszy czy położenie ogniska wiązki. Zazwyczaj ciśnienie azotu w procesie cięcia laserem mieści się w przedziale 10-20 bar i jest tym wyższe im większa grubość materiału. Azot stosowany do cięcia powinien mieć czystość co najmniej 99,8%.

Cięcie laserem w obecności tlenu

Tlen jest zazwyczaj stosowany do cięcia laserem stali miękkich i niestopowych. Występująca w procesie reakcja egzotermiczna powoduje generowanie dodatkowej energii, która przyspiesza proces cięcia. Niestety użycie tlenu prowadzi do utleniania krawędzi ciętych i powstawania żużla. Zapobiegać temu można poprzez staranne kontrolowanie parametrów procesu cięcia. Tlen do procesu cięcia podawany jest pod ciśnieniem 0,5 – 5 bar, przy czym wartość ta maleje ze wzrostem grubości ciętego elementu. Tlen przeznaczony do cięcia laserowego musi być bardzo czysty (min. 99,9%).