Bij lasersnijden wordt de laserstraal op het te snijden materiaal gericht, waardoor het materiaal opwarmt, smelt en verdampt. Vervolgens wordt er gas onder hoge druk gebruikt om het gesmolten materiaal weg te blazen, zodat er een gat ontstaat. Vervolgens beweegt de straal over het materiaal en vormt het gat voortdurend een spleet.
Algemene thermische snijtechnologie, met uitzondering van een paar gevallen waarbij men vanaf de rand van de plaat kan beginnen, vereist meestal dat er een klein gaatje in de plaat wordt geboord, waarna het snijden vanuit het kleine gaatje begint.
Principe van laserperforatie
Het basisprincipe van laserperforatie is: wanneer een laserstraal van een bepaalde energie op het oppervlak van een metalen plaat wordt gestraald, smelt, naast een deel dat wordt gereflecteerd, de door het metaal geabsorbeerde energie het metaal om een gesmolten metaalpoel te vormen. De absorptiesnelheid van het gesmolten metaal ten opzichte van het metaaloppervlak neemt toe, dat wil zeggen, het kan meer energie absorberen om het smelten van het metaal te versnellen. Op dit moment kan het goed regelen van de energie en gasdruk het gesmolten metaal in de gesmolten poel verwijderen en de gesmolten poel continu verdiepen totdat het metaal is doordrongen.
In praktische toepassingen wordt perforatie gewoonlijk onderverdeeld in twee methoden: pulsperforatie en straalperforatie.
Pulsperforatie
Het principe van pulsperforatie is dat een pulslaser met een hoog piekvermogen en een lage duty cycle wordt gebruikt om de te snijden plaat te bestralen, zodat een kleine hoeveelheid materiaal smelt of verdampt en onder de gecombineerde werking van continu slaan en hulpgas wordt afgevoerd naar de geperforeerde diameter en geleidelijk de plaat binnendringt.
De laserbestralingstijd is intermitterend en de gemiddelde gebruikte energie is relatief laag, dus de warmte die door het gehele verwerkte materiaal wordt geabsorbeerd, is relatief klein. De restwarmte rond de perforatie heeft minder impact en het residu dat op de perforatieplaats achterblijft, is ook minder. De op deze manier geperforeerde gaten zijn ook regelmatiger en kleiner van formaat en hebben in principe geen effect op het eerste snijden.
Het proces wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding: Nadat de laserstraal op het werkstuk is bestraald, wordt het oppervlak van het materiaal eerst verwarmd, zoals weergegeven in (A); naarmate de verwarming geleidelijk doordringt, speelt het een rol bij perforatie, dat wil zeggen (B) ~ (C) ~ (D), tot de uiteindelijke penetratie weergegeven in (E). Het hele perforatieproces wordt niet in één keer voltooid, maar verloopt continu en geleidelijk, geleidelijk doordringend, tot penetratie. Daarom is de perforatietijd van deze methode relatief lang; het resulterende gat is echter kleiner en heeft minder thermische impact op het omliggende gebied.
Perforatie door middel van stralen
Het principe van perforatie door middel van stralen is: een continue laserstraal met een bepaalde energie wordt op het te bewerken object gericht, waardoor het een grote hoeveelheid energie absorbeert en smelt tot een putje. Vervolgens verwijdert het hulpgas het gesmolten materiaal om een gat te vormen, zodat het object snel kan binnendringen.
Door de continue bestraling van de laser is de opening van de straalperforatie groter en is de spatvorming heviger, wat niet geschikt is voor snijden met hoge precisie-eisen.
Het hele proces wordt weergegeven in de afbeelding hierboven: de focus wordt boven het oppervlak van het materiaal geplaatst en de opening van de perforatie wordt vergroot om het snel te verwarmen. Hoewel deze perforatiemethode een grote hoeveelheid gesmolten metaal en sputtering naar het oppervlak van het verwerkte materiaal zal produceren, kan het de perforatietijd aanzienlijk verkorten.
De werkelijke effecten van de twee perforatiemethoden worden weergegeven in de onderstaande afbeelding. In de meeste gevallen is de kwaliteit van pulsperforatie beter dan die van blastingperforatie.
