poczta@prometalform.eu
+48 95 762 08 61
+48 95 762 08 61
Nowoczesne technologie obróbki metali
Cięcie laserem blach
Cięcie laserem rur i profili
Spawanie zrobotyzowane
Gięcie blach
+48 95 762 08 61
Cięcie laserem blach
Cięcie laserem rur i profili
Spawanie zrobotyzowane
Gięcie blach
Cięcie laserowe metali to fascynujący proces technologiczny, w którym skoncentrowana wiązka świetlna o ogromnej mocy wchodzi w interakcję z materiałem, prowadząc do jego kontrolowanego rozdzielenia. Choć sam proces może wydawać się stosunkowo prosty, w rzeczywistości obejmuje szereg złożonych zjawisk fizycznych, które decydują o jego skuteczności i jakości końcowej.
Kluczowym elementem całego procesu jest moment, gdy wiązka laserowa pada na powierzchnię metalu. W tym momencie rozpoczyna się skomplikowana sekwencja zjawisk związanych z absorpcją energii. Część promieniowania ulega odbiciu, jednak znacząca jego część zostaje pochłonięta przez materiał, przekształcając się w energię cieplną. Co szczególnie interesujące, zdolność materiału do pochłaniania promieniowania zwiększa się wraz ze wzrostem jego temperatury, tworząc swoiste sprzężenie zwrotne dodatnie. Ten mechanizm sprawia, że proces, gdy już się rozpocznie, staje się coraz bardziej efektywny.
Gdy temperatura lokalnie wzrasta, materiał przechodzi przez kolejne fazy przemian. Początkowo obserwujemy nagrzewanie w stanie stałym, następnie rozpoczyna się proces topnienia, a przy odpowiednio wysokiej energii dochodzi nawet do parowania materiału. W przypadku szczególnie intensywnego oddziaływania wiązki laserowej możliwe jest nawet zjawisko bezpośredniej sublimacji, czyli przejścia ze stanu stałego w gazowy, z pominięciem fazy ciekłej.
W trakcie procesu cięcia formuje się charakterystyczna szczelina. Jest to dynamiczny proces, w którym stopiony materiał jest wydmuchiwany przez strumień gazu technologicznego. Kształt i jakość tej szczeliny zależą od wielu czynników, w tym od mocy lasera, prędkości przesuwu, rodzaju i ciśnienia gazu wspomagającego oraz właściwości samego materiału. W szczelinie zachodzą niezwykle złożone zjawiska przepływowe, obejmujące zarówno ruch ciekłego metalu, jak i jego interakcje z gazem technologicznym.
Jednym z kluczowych wyzwań w procesie cięcia laserowego jest kontrola powstawania wypływki, czyli nadmiernie zakrzepniętego materiału na dolnej krawędzi cięcia. Wypływka formuje się, gdy stopiony metal nie zostaje całkowicie usunięty ze szczeliny cięcia i zastyga na jej dolnej krawędzi. Na jej powstawanie wpływa wiele czynników, w tym lepkość stopionego metalu, ciśnienie gazu technologicznego oraz prędkość procesu. Kontrola tego zjawiska wymaga precyzyjnego doboru parametrów procesu oraz odpowiedniej konfiguracji układu cięcia.
Niezwykle istotnym aspektem procesu cięcia laserowego jest powstanie strefy wpływu ciepła (SWC). Jest to obszar przylegający bezpośrednio do linii cięcia, w którym materiał, choć nie został stopiony, uległ zmianom strukturalnym pod wpływem wysokiej temperatury. W tej strefie zachodzą różnorodne przemiany fazowe w stanie stałym, mogące prowadzić do zmian właściwości mechanicznych materiału. Wielkość i charakterystyka SWC zależą głównie od parametrów procesu oraz właściwości cieplnych i metalurgicznych obrabianego materiału.
Zrozumienie tych wszystkich zjawisk ma fundamentalne znaczenie dla rozwoju technologii cięcia laserowego. Współczesne systemy laserowe są wyposażone w zaawansowane układy kontroli, które pozwalają na precyzyjne sterowanie procesem i minimalizację niepożądanych efektów. Ciągły postęp w dziedzinie fizyki laserów i inżynierii materiałowej prowadzi do dalszego doskonalenia tej technologii, umożliwiając cięcie coraz szerszej gamy materiałów z jeszcze większą precyzją.
Badania nad zjawiskami fizycznymi towarzyszącymi cięciu laserowemu są nadal intensywnie prowadzone w wielu ośrodkach naukowych na całym świecie. Szczególną uwagę poświęca się modelowaniu matematycznemu procesu, co pozwala na lepsze zrozumienie zachodzących zjawisk i optymalizację parametrów cięcia. W kontekście przyszłych badań, szczególnie interesujące wydają się możliwości wykorzystania sztucznej inteligencji do przewidywania i kontroli zjawisk zachodzących podczas cięcia laserowego. Połączenie tradycyjnej wiedzy fizycznej z nowoczesnymi metodami obliczeniowymi może otworzyć nowe perspektywy dla tej technologii.