Прогресс в развитии лазерной техники привел к быстрому продвижению в области прецизионной металлообработки. Современные лазерные аппараты обеспечивают высокую эффективность, беспрецедентную скорость резания, богатую функциональность и значительную степень автоматизации обработки материала.

Все это повышает производительность процессов. По сравнению с механической резкой, лазерная резка не загрязняет материал, потому что нет никакого физического контакта и, следовательно, не нужна дополнительная обработка продукта. Т.е. такая резка применяется там, где мехобработка материала невозможна.

Она также обеспечивает очень высокую точность резания, что особенно важно для ряда промышленных приложений - раскрой листовых материалов и тяжелых металлов, а также промышленные компоненты с различными размерами и твердостью.

Использование лазеров
В качестве активной среды лазера используются диэлектрические кристаллы и стекло, в котором некоторые из ионов замещены ионами редкоземельных и переходных металлов.

В настоящее время наиболее широко используются твердотельные лазеры, в которых лазерный луч генерируется в хрустальном иттрий-алюминиевом гранате, активированном неодимом. Длина волны луча, как правило, от 1 до 3 мкм. Пучок характеризуется очень коротким импульсом и повторением определенной частоты. Этот лазер является одним из самых мощных импульсных лазеров.

Волоконно-оптические лазеры
являются различные твердотельными лазерами. Одни из самых передовых лазеров. Их преимущества делают их предпочтительными во многих процессах.

Отличаются высокой экономической эффективностью, низкой стоимостью, легкой транспортировкой лазерного излучения на волокна оптического волокна в зоне обработки; временной и пространственной стабильностью излучения на протяжении всей работы. Кроме того, волоконно-оптические лазеры характеризуются малыми размерами, что является необходимым условием для мобильности и интеграции в технологические производственные линии.

Этот тип лазеров, используемых в качестве активного центрального элемента оптического волокна, который активируется ионами иттербия, эрбия, неодима, диспрозия, празеодима. В системах технологической резки - в первую очередь итербия и неодима. Накачка активной среды лазера параллельна оптическому пути.

Стеклянная область имеет воздушное или водяное охлаждение. На границе этих двух зон происходит полное внутреннее отражение. В результате, излучение от светодиодов при пропускании через активную среду усиливается.

Газовые лазеры
Как видно из названия, рабочее тело в газовых лазерах - различные виды газов запечатанные в прозрачной трубке. Давление в ней в сто раз ниже, чем атмосферное давление. Газ при низком давлении проводит электричество, так что их атомы могут быть возбуждены только электрическим разрядом.

Типичная активная среда лазера с нейтральными атомами. Активная среда представляет собой смесь гелия и неона в закрытой стеклянной трубке. Разряд подает высокое напряжение. В результате в электроны ускоряются электрическим полем, приходят в возбужденное состояние. Когда атом гелия возвращается в основное состояние, электрон от внешнего слоя неона входит в возбужденное состояние, имеет примерно ту же энергию, как возбужденное состояние гелия.

Полученная световая волна отражается от двух зеркал, проходит через активную среду и усиливается за счет индуцированного испускания большого числа атомов. В результате этих процессов формируется пучок лазерного света, имеющего длину волны 632,8 нм. 

СО2 лазеры

Широко используются в металлургии, обработке металлов и неметаллов и осуществлении технологических операций, таких как сверление, резка и др. Их лазерный луч генерируется в вакууме с газом СО2. Среди основных преимуществ - хорошая фокусировка и монохроматическое излучение, и их способность работать в непрерывном режиме.

Полупроводниковые лазеры
Полупроводниковый лазер состоит из двух полупроводников с разными типами соединений. На границе между двумя типами - переходная зона. Атомы вещества в этой зоне могут возбудить прохождение электрического тока через зону, и таким образом генерируется свет. При добавлении зеркал можно получить лазерное излучение.

Небольшой размер полупроводниковых лазеров делает их очень удобными там, где необходим миниатюрный источник света с высокой мощностью. Недостатком – в низкой согласованности и монохроматичности по сравнению с другими типами лазеров. Среди этих лазеров есть лазеры на основе арсенида галлия.

Станки для лазерной резки
Имеют высокую точность позиционирования, которая определяет экономическую эффективность резки. Они позволяют резать детали с любым контуром, с различными уровнями сложности. Они, как считается, особенно подходят в случае производства небольшой партии изделий, так как их конечная стоимость ниже по сравнению с другими способами получения.

Большинство современных лазерных станков работают с «летающей оптикой». Структура содержит неподвижный стол, на котором лежит листового материал и режущую головку с лазерным лучом, который перемещается по ней в осях X, Y и Z. Этот тип конструкции дает чрезвычайно высокое ускорение и максимальную точность геометрии детали.

Движение по осям управляется серводвигателями. Скорость работы в значительной степени зависит от мощности лазерного луча. Многие современные лазерные станки оснащены системой загрузки и удаления частей. Наличие этих устройств значительно увеличивает производительность машины и в результате снижает стоимость производства.

Программное обеспечение для большинства лазерной резки позволяет проектировать трехмерную модель. Точность режущего инструмента в лазерной резке чрезвычайно высока, что исключает возможность неточной проекции предполагаемого изображения.

Учитывая, что лазер практически не влияет на видимую деформацию металла, лазерная резка может быть использована для производства очень хрупких деталей или декоративных изделий. Станки позволяют получить минимальную площадь разреза, и почти полностью отсутствует деформация.

Кроме того, в целом использование лазерной резки дает меньше отходов. Среди многих преимуществ, использование лазерного оборудования считается приемлемым в тех случаях, когда это необходимо для выполнения таких операций, как обработка металлов без высокой начальной потери и физического контакта с металлом, обработка металла без использования большого количества ручного труда, что свидетельствует о высокоскоростной резке металла, которое сопровождается незначительными тепловыми эффектами на поверхности металла.