Kleine Details des Laserschneidens von 7 Arten gängiger Metallmaterialien

Die anfängliche Absorption eines 10,6-μm-Laserstrahls durch Metalle beträgt nur 0,5 % bis 10 %, wenn jedoch ein fokussierter Laserstrahl mit einer Leistungsdichte von mehr als 106 W/cm² auf eine Metalloberfläche gestrahlt wird, kann dies schnell dazu führen, dass die Oberfläche innerhalb von Mikrosekunden zu schmelzen beginnt. Die Absorptionsrate der meisten Metalle im geschmolzenen Zustand steigt stark an, typischerweise um 60 % bis 80 %.

1. Titan und Titanlegierungen

Reines Titan lässt sich gut koppeln, um den Laserstrahl in Wärmeenergie zu fokussieren. Bei intensiver chemischer Reaktion wird Sauerstoff als Hilfsgas verwendet, die Schnittgeschwindigkeit ist höher, aber es entsteht leicht eine Oxidschicht an der Schnittkante, und Unachtsamkeit führt auch zu Überkochen. Um auf der sicheren Seite zu sein, ist die Verwendung von Luft als Hilfsgas besser, um die Schnittqualität sicherzustellen. Die in der Luftfahrtindustrie häufig verwendete Laserschneidqualität aus Titanlegierungen ist besser, obwohl am Boden des Schlitzes etwas Schlacke vorhanden ist, diese jedoch leicht zu reinigen ist.

2. Legierungen auf Nickel--Basis

Legierungen auf Nickel--Basis, auch Superlegierungen genannt, gibt es in vielen Varianten. Die meisten davon können durch Oxidationsschmelzschneiden durchgeführt werden.

3. Kohlenstoffstahl

Moderne Laserschneidmaschinen können Kohlenstoffstahlplatten mit einer maximalen Dicke von bis zu 20 mm schneiden. Der Einsatz eines oxidativen Schmelzschneidemechanismus zum Schneiden von Kohlenstoffstahlschlitzen kann in einem zufriedenstellenden Breitenbereich gesteuert werden. Bei dünnen Platten kann der Schlitz bis zu etwa 0,1 mm schmal sein.

4. Edelstahl

Das Laserschneiden bei der Verwendung von Edelstahlblechen als Hauptbestandteil der verarbeitenden Industrie ist ein effektives Bearbeitungswerkzeug. Unter strenger Kontrolle der Wärmeeintragsmaßnahmen beim Laserschneidprozess kann die von der Schnittkante betroffene Wärmezone sehr klein gehalten werden und ist somit sehr effektiv bei der Aufrechterhaltung der guten Korrosionsbeständigkeit solcher Materialien.

5. Legierte Stähle

Die meisten legierten Baustähle und legierten Werkzeugstähle können lasergeschnitten werden, um eine gute Kantenqualität zu erzielen. Sogar einige hochfeste Materialien können, sofern die Prozessparameter richtig kontrolliert werden, gerade, nicht-klebende Schlackenkanten erhalten. Bei wolframhaltigem Hochgeschwindigkeits-Werkzeugstahl und warmgeformtem Stahl kommt es jedoch bei der Bearbeitung mit Laserschneidmaschinen zu Schmelzen und Schlackenphänomenen.

6. Aluminium und Legierungen

Das Schneiden von Aluminium gehört zum Schmelzlaserschneidmechanismus. Das verwendete Hilfsgas wird hauptsächlich zum Wegblasen der geschmolzenen Produkte aus der Schneidzone verwendet, wodurch in der Regel eine gute Qualität der Schnittoberfläche erzielt wird. Bei einigen Aluminiumlegierungen sollte darauf geachtet werden, interkristalline Mikrorisse an der Schnittoberfläche zu verhindern.

7. Kupfer und Legierungen

Reines Kupfer (Kupfer) kann aufgrund eines zu hohen Reflexionsvermögens grundsätzlich nicht mit dem CO2-Laserstrahl geschnitten werden. Bei Messing (Kupferlegierungen) mit höherer Laserleistung und dem Hilfsgas Luft oder Sauerstoff können dünnere Bleche geschnitten werden.