Laserskärning är en termisk bearbetningsteknik baserad på den exakta separationen som uppnås genom interaktionen mellan en hög-laserstråle och material. Dess kärnprincip ligger i den kontrollerade omvandlingen av ljus och värmeenergi, vilket gör att det lokala materialet i arbetsstycket snabbt smälter, förångas eller når sin antändningspunkt. Med hjälp av ett hjälpgasflöde avlägsnas det smälta eller förångade materialet och bildar sålunda en kontinuerlig och ren skärp. Den här tekniken integrerar kunskap från flera discipliner som optik, termodynamik, materialvetenskap och automatisk kontroll, vilket möjliggör hög-precision, hög-höghastighetsskärning av både metalliska och icke-metalliska material.
Lasergenerering härrör från principen om stimulerad emission. I en laser genomgår arbetsmediet (såsom optisk fiber, CO₂-gas eller fast kristall) populationsinversion under exciteringen av en pumpkälla, vilket bildar ett förstärkningsområde. När fotoner fortplantar sig fram och tillbaka i resonanshålrummet och inducerar emission av fler fotoner med samma frekvens, fas och riktning, genereras en hög-ljusstyrka, mycket riktad och mycket koherent laserstråle. Efter att ha formats och fokuserats av ett optiskt system kan laserstrålen komprimeras till en extremt fin punkt med en diameter på tiotals till hundratals mikrometer, vilket skapar en extremt hög energitäthet på arbetsstyckets yta.
Under skärprocessen projiceras den fokuserade laserstrålen vertikalt eller snett på materialytan. Ljusenergin omvandlas snabbt till värmeenergi, vilket gör att temperaturen i det drabbade området stiger till materialets smältpunkt eller till och med kokpunkt på mycket kort tid. Under dessa förhållanden smälter eller förångas metallmaterialet, och vissa material genomgår också kemiska reaktioner med hjälpgasen (som exoterm oxidation av kolstål i en syreatmosfär), vilket ytterligare ökar energitillförseln. Hjälpgasen (vanligen syre, kväve eller tryckluft) sprutas ut med hög hastighet genom ett koaxialmunstycke. Detta tjänar två syften: för det första blåser det bort det smälta eller förångade materialet från skäret, vilket förhindrar att slagg åter-kondenserar vid snittet; för det andra ger det ytterligare kemisk energi i en oxiderande gasmiljö, vilket ökar skärhastigheten.
Skärkvaliteten och effektiviteten beror på den samordnade matchningen av lasereffekt, strålkvalitet, brännpunktsposition, skärhastighet och hjälpgasens typ och tryck. Effekt bestämmer den totala energitillförseln per tidsenhet, medan hastigheten påverkar varaktigheten av energiinteraktion med materialet; båda styr gemensamt värmetillförseln till skäret. Brännpunktspositionen påverkar fläckstorleken och energidensitetsfördelningen och bestämmer således skärpenetrationen och tvärsnittsmorfologin. Hjälpgasens rörelsemängd tar bort slagg och bildar en skyddande atmosfär, vilket förhindrar oxidation, missfärgning eller skärkontamination.
Hela bearbetningen styrs exakt av ett CNC-system, som exakt styr laserhuvudets bana och processparametrar, vilket uppnår hög-precisionsspårning av komplexa två-dimensionella eller tre-dimensionella konturer. Modern laserskärningsutrustning kan också inkludera sensorer för att övervaka brännpunktsförskjutning, effektfluktuationer och gastrycksförändringar i realtid, med hjälp av sluten-slingakontroll för snabb korrigering och säkerställande av konsistens i batchbearbetning.
Sammanfattningsvis är arbetsprincipen för laserskärning baserad på en laserstråle med hög-energi-densitet som kärndrivande kraft. Genom fler-fältskoppling av ljus, värme och kraft uppnår den snabb, lokaliserad borttagning av material och fullbordar hög-precisionsformning under intelligent kontroll. Denna princip ger laserskärning bred materialanpassning och utmärkt bearbetningsflexibilitet, vilket gör den oersättlig vid hög-tillverkning, precisionsinstrument och storskalig kundanpassad produktion.
