Was ist am Laserschneiden von Stahl beteiligt?
Das Laserschneiden von Stahl ist eine schnelle und äußerst genaue Methode zum Schneiden manchmal komplexer Formen aus Stahl mit Hochleistungslaserstrahlen. Die im Prozess verwendeten Laser setzen beim Fokussieren auf den Stahl große Mengen an Wärmeenergie frei und schmelzen so effektiv einen Kanal durch das Material. Für das Laserschneiden von Stahl ist eine spezielle Installation erforderlich, die in der Regel aus einem Laserkopf besteht, der an einer dreidimensionalen Schablone befestigt ist, die von einem Computer oder einem statischen Laserkopf über einem mobilen Tisch angetrieben wird. Der Computer sendet Anweisungen entweder an die Schablone oder an den Tisch, der dann den Laser in Bezug auf das Werkstück bewegt oder umgekehrt. Bei diesen Installationen kann es sich je nach Anwendung um Laser-Alone- oder Gas-Assistent-Installationen handeln.
Hochleistungslaser, insbesondere Kohlendioxidlaser (CO2), erzeugen beim Fokussieren genügend intensive Wärme, um eine große Auswahl von Materialien unterschiedlicher Dicke mühelos zu durchtrennen. Diese Eigenschaft wird gut zum Laserschneiden von Stahl verwendet. Das Verfahren erzeugt extrem feine, saubere Schnitte entlang komplexer Profile aus Stahl mit einer Dicke von bis zu 25 mm. Die verwendeten Laser sind typischerweise CO2-Typen mit einer Leistung von bis zu 6 kW. Der vom Laserkopf emittierte Strahl wird durch eine Reihe von Linsen auf das Werkstück fokussiert, die so kalibriert sind, dass eine optimale Schnittpunktleistung für das zu schneidende Material erzielt wird.
Der Schnittfortschritt beim Laserschneiden von Stahl wird auf zwei Arten erreicht. Die erste ist eine mobile Lasereinrichtung, bei der der Laserkopf selbst auf einer mehrdimensionalen Schneidvorrichtung über das Werkstück bewegt wird. Bei der zweiten Methode werden ein statischer Laserkopf und ein mobiler Tisch verwendet, die das Werkstück bewegen, um den Schnitt abzuschließen. Beide Systeme werden in der Regel von CNC-Programmen (Computer Numerical Control) gesteuert, die auch beim Schneiden sehr komplexer Profile extreme Genauigkeit und hohe Schnittgeschwindigkeiten ermöglichen.
Die eigentlichen Schneidprozesse beim Laserschneiden von Stahl lassen sich in zwei Kategorien einteilen: Laser allein und Gasunterstützung. Laser-alone-Typen verwenden den fokussierten Laserstrahl alleine, um den Stahl zu durchtrennen. Gasunterstützungssysteme verwenden einen Hochdruckgasstrahl, der koaxial zum Laserstrahl auf den Schmelzpunkt gerichtet ist. Dieser Gasstrahl hilft beim Entfernen von geschmolzenem Material aus dem Schnitt und dient auch zur Verbesserung der Effizienz des Lasers, indem eine exotherme Reaktion am Schnittpunkt erzeugt wird. Diese Reaktion erhöht die Temperatur des Schmelzbades und beschleunigt den Schneidprozess auch bei Lasern mit geringerer Leistung.