Laserskjæring er en termisk prosesseringsteknologi basert på den nøyaktige separasjonen oppnådd gjennom samspillet mellom en høy-laserstråle og materialer. Kjerneprinsippet ligger i kontrollert konvertering av lys og varmeenergi, som får det lokaliserte materialet til arbeidsstykket til å raskt smelte, fordampe eller nå tenningspunktet. Ved hjelp av en hjelpegasstrøm fjernes det smeltede eller fordampede materialet, og danner dermed en kontinuerlig og ren snitt. Denne teknologien integrerer kunnskap fra flere disipliner som optikk, termodynamikk, materialvitenskap og automatisk kontroll, og muliggjør høy-presisjon og høy{5}}hastighetsskjæring av både metalliske og ikke-metalliske materialer.
Lasergenerering stammer fra prinsippet om stimulert emisjon. I en laser gjennomgår arbeidsmediet (som optisk fiber, CO₂-gass eller fast krystall) populasjonsinversjon under eksitasjonen av en pumpekilde, og danner et forsterkningsområde. Når fotoner forplanter seg frem og tilbake i resonanshulrommet og induserer emisjon av flere fotoner med samme frekvens, fase og retning, genereres en høy-lysstyrke, svært retningsbestemt og svært koherent laserstråle. Etter å ha blitt formet og fokusert av et optisk system, kan laserstrålen komprimeres til et ekstremt fint punkt med en diameter på ti til hundrevis av mikrometer, og dermed skape en ekstremt høy energitetthet på arbeidsstykkets overflate.
Under skjæreprosessen projiseres den fokuserte laserstrålen vertikalt eller skrått på materialoverflaten. Lysenergien omdannes raskt til varmeenergi, noe som fører til at temperaturen i det berørte området stiger til materialets smeltepunkt eller til og med kokepunkt på svært kort tid. Under disse forholdene smelter eller fordamper det metalliske materialet, og noen materialer gjennomgår også kjemiske reaksjoner med hjelpegassen (som eksoterm oksidasjon av karbonstål i en oksygenatmosfære), noe som ytterligere øker energitilførselen. Hjelpegassen (vanligvis oksygen, nitrogen eller komprimert luft) skytes ut ved høy hastighet gjennom en koaksial dyse. Dette tjener to formål: For det første blåser det bort det smeltede eller fordampede materialet fra snittet, og hindrer slagg i å gjen-kondensere ved kuttet; for det andre gir det ytterligere kjemisk energi i et miljø med oksiderende gass, og øker kuttehastigheten.
Skjærekvaliteten og effektiviteten avhenger av den koordinerte tilpasningen av laserkraft, strålekvalitet, brennpunktsposisjon, skjærehastighet og type og trykk på hjelpegassen. Kraft bestemmer den totale energitilførselen per tidsenhet, mens hastighet påvirker varigheten av energiinteraksjonen med materialet; begge styrer i fellesskap varmetilførselen til snittet. Brennpunktsposisjonen påvirker punktstørrelsen og energitetthetsfordelingen, og bestemmer dermed skjæregjennomtrengningen og tverrsnittsmorfologien. Hjelpegassens momentum fjerner slagg og danner en beskyttende atmosfære, og forhindrer oksidasjon, misfarging eller kuttet forurensning.
Hele behandlingen er nøyaktig kontrollert av et CNC-system, som nøyaktig kontrollerer laserhodets bane og prosessparametere, og oppnår høy-presisjonssporing av komplekse to-dimensjonale eller tre-dimensjonale konturer. Moderne laserskjæreutstyr kan også inkludere sensorer for å overvåke brennpunktforskyvning, effektsvingninger og gasstrykkendringer i sanntid, ved å bruke lukket-sløyfekontroll for rettidig korreksjon og sikre konsistens i batchbehandling.
Oppsummert er arbeidsprinsippet for laserskjæring basert på en laserstråle med høy-energi-tetthet som kjernedrivkraften. Gjennom multi-feltkobling av lys, varme og kraft, oppnår den rask, lokalisert materialefjerning og fullfører høy-presisjonsforming under intelligent kontroll. Dette prinsippet gir laserskjæring bred materialtilpasningsevne og utmerket behandlingsfleksibilitet, noe som gjør det uerstattelig i høy-produksjon, presisjonsinstrumenter og stor-tilpasset produksjon.
