Laserleikkaus on terminen leikkausmenetelmä, jossa käytetään kohdennettua, suuritehoista lasersädettä työkappaleen säteilyttämiseen. Tämä saa säteilytetyn materiaalin sulamaan, höyrystymään, haihtumaan tai saavuttamaan syttymispisteensä nopeasti. Samaan aikaan lasersäteen kanssa koaksiaalinen nopea ilmavirtaus puhaltaa sulan materiaalin pois ja leikkaa siten työkappaleen läpi.
Laserleikkauksen luokittelu ja ominaisuudet
Laserleikkaus voidaan jakaa neljään tyyppiin: laserhöyrystysleikkaus, laserfuusioleikkaus, laserhappileikkaus sekä laserkaiverrus ja kontrolloitu murtaminen.
Se käyttää suuritehoista lasersädettä työkappaleen lämmittämiseen, jolloin sen lämpötila nousee nopeasti materiaalin kiehumispisteeseen erittäin lyhyessä ajassa, jolloin materiaali höyrystyy ja muodostaa höyryä. Höyry purkautuu ulos suurella nopeudella, jolloin materiaaliin muodostuu leikkaus. Koska useimmilla materiaaleilla on korkea höyrystymislämpö, laserhöyrystysleikkaus vaatii huomattavaa tehoa ja tehotiheyttä.
Lasersulaleikkauksessa laser lämmittää ja sulattaa metallimateriaalin. Sen jälkeen puhalletaan lasersäteen kanssa koaksiaalisen suuttimen läpi ei-hapettuvaa kaasua (kuten Ar, He, N jne.). Kaasun korkea paine poistaa sulan metallin muodostaen leikkauksen. Toisin kuin höyrystysleikkaus, tämä menetelmä ei vaadi materiaalin täydellistä höyrystymistä ja kuluttaa vain 1/10 höyrystysleikkaukseen tarvittavasta energiasta. Sitä käytetään pääasiassa hapettumattomien tai reaktiivisten metallien, kuten ruostumattoman teräksen, titaanin, alumiinin ja niiden seosten, leikkaamiseen.
Laserhappileikkaus
Laserhappileikkauksen periaate on samanlainen kuin oksiasetyleenileikkauksen. Laser toimii esilämmittävänä lämmönlähteenä, kun taas aktiiviset kaasut (kuten happi) toimivat leikkauskaasuna. Toisaalta puhallettu kaasu reagoi leikattavan metallin kanssa laukaisten hapetusreaktion, joka vapauttaa suuren määrän hapetuslämpöä. Toisaalta se puhaltaa sulat oksidit ja sulat pois reaktiovyöhykkeeltä muodostaen leikkauksen metalliin. Hapettumisreaktio leikkauksen aikana tuottaa merkittävästi lämpöä, joten laserhappileikkaus vaatii vain puolet sulaleikkauksen energiasta, ja sen leikkausnopeus on paljon nopeampi kuin höyrystys- ja sulaleikkauksen. Sitä käytetään pääasiassa hapettuviin metallimateriaaleihin, kuten hiiliteräkseen, titaaniteräkseen ja lämpökäsiteltyyn teräkseen.
Laserpiirustus ja kontrolloitu murtuma
Laserpiirustuksessa käytetään korkeaenergistä laseria hauraiden materiaalien pinnan skannaamiseen ja pienen uran höyrystämiseen. Tietyn paineen kohdistaminen saa hauraan materiaalin murtumaan uraa pitkin. Laserpiirustuksessa käytetään yleisesti Q-kytkentälasereita ja CO₂-lasereita. Hallitussa murtumisessa hyödynnetään laserurituksen aikana syntyvää jyrkkää lämpötilajakaumaa, joka aiheuttaa paikallista lämpöjännitystä hauraisiin materiaaleihin, mikä aiheuttaa niiden murtumisen piirrettyä uraa pitkin.
Laserleikkauksen sovellukset
Useimpia laserleikkauskoneita käytetään numeerisilla ohjausohjelmilla (NC) tai ne on konfiguroitu leikkausroboteiksi. Tarkkuusmenetelmänä laserleikkaus voi leikata lähes kaikkia materiaaleja, mukaan lukien ohuiden metallilevyjen 2D- tai 3D-leikkaus. Ilmailu- ja avaruusalalla laserleikkaustekniikkaa käytetään pääasiassa erityisten ilmailu- ja avaruusmateriaalien, kuten titaaniseosten, alumiiniseosten, nikkeliseosten, kromiseosten, ruostumattoman teräksen, berylliumoksidin, komposiittimateriaalien, muovien, keramiikan ja kvartsin, leikkaamiseen. Laserleikkauksella käsiteltäviä ilmailu- ja avaruuskomponentteja ovat mm. moottorien liekkiputket, ohutseinäiset titaaniseoksesta valmistetut kotelot, lentokoneiden rungot, titaaniseoksesta valmistetut verhot, siipien kannakkeet, peräsiipien paneelit, helikopterien pääroottorit ja avaruussukkulan keraamiset lämmöneristyslaatat.
Julkaisun aika: 8.12.2025
