Laserleikkaus on lämpökäsittelytekniikka, joka perustuu tarkkaan erotteluun, joka saadaan aikaan korkeaenergisen lasersäteen ja materiaalien vuorovaikutuksessa. Sen ydinperiaate on valo- ja lämpöenergian kontrolloitu muuntaminen, jolloin työkappaleen paikallinen materiaali sulaa, höyrystyy tai saavuttaa syttymispisteen nopeasti. Apukaasuvirtauksen avulla sula tai höyrystynyt materiaali poistetaan, jolloin muodostuu jatkuva ja puhdas rako. Tämä tekniikka yhdistää tietoa useilta eri aloilta, kuten optiikka, termodynamiikka, materiaalitiede ja automaattinen ohjaus, mikä mahdollistaa metallisten ja ei-{6}}metallisten materiaalien suuren-tarkkuuden ja nopean{5}}leikkauksen.
Lasergenerointi perustuu stimuloidun emission periaatteeseen. Laserissa työväliaine (kuten optinen kuitu, CO2-kaasu tai kiinteä kide) käy läpi populaation inversion pumppulähteen virityksen alaisena, jolloin muodostuu vahvistusalue. Kun fotonit etenevät edestakaisin resonanssiontelossa ja aiheuttavat useamman saman taajuuden, vaiheen ja suuntaisen fotonien säteilyn, syntyy korkea-kirkkaus, erittäin suunnattu ja erittäin koherentti lasersäde. Optisen järjestelmän muotoilun ja fokusoinnin jälkeen lasersäde voidaan puristaa erittäin hienoksi täpläksi, jonka halkaisija on kymmeniä - satoja mikrometrejä, jolloin työkappaleen pintaan syntyy erittäin korkea energiatiheys.
Leikkausprosessin aikana fokusoitu lasersäde projisoidaan pysty- tai vinosti materiaalin pinnalle. Valoenergia muuttuu nopeasti lämpöenergiaksi, jolloin vaikutusalueen lämpötila nousee materiaalin sulamispisteeseen tai jopa kiehumispisteeseen hyvin lyhyessä ajassa. Näissä olosuhteissa metallimateriaali sulaa tai höyrystyy, ja jotkut materiaalit käyvät läpi myös kemiallisia reaktioita apukaasun kanssa (kuten hiiliteräksen eksoterminen hapetus happiatmosfäärissä), mikä lisää energian syöttöä entisestään. Apukaasu (yleensä happi, typpi tai paineilma) suihkutetaan suurella nopeudella koaksiaalisuuttimen kautta. Tällä on kaksi tarkoitusta: ensinnäkin se puhaltaa pois sulan tai höyrystyneen materiaalin uurresta, mikä estää kuonaa tiivistymästä uudelleen-leikkauskohdassa. toiseksi se tarjoaa lisää kemiallista energiaa hapettavassa kaasuympäristössä, mikä lisää leikkausnopeutta.
Leikkauksen laatu ja tehokkuus riippuvat lasertehon, säteen laadun, polttopisteen sijainnin, leikkausnopeuden sekä apukaasun tyypin ja paineen koordinoidusta yhteensovittamisesta. Teho määrittää kokonaisenergian panoksen aikayksikköä kohti, kun taas nopeus vaikuttaa energian vuorovaikutuksen kestoon materiaalin kanssa; molemmat ohjaavat yhdessä lämmön syöttöä uraan. Polttopisteen sijainti vaikuttaa pisteen kokoon ja energiatiheyden jakaumaan, mikä määrittää leikkausläpäisyn ja poikkileikkauksen morfologian. Apukaasun liikemäärä poistaa kuonaa ja muodostaa suojaavan ilmakehän, joka estää hapettumisen, värin muuttumisen tai leikkauskontaminaation.
Koko prosessointia ohjaa tarkasti CNC-järjestelmä, joka ohjaa tarkasti laserpään liikerataa ja prosessiparametreja, mikä mahdollistaa monimutkaisten kaksi-- tai kolmiulotteisten ääriviivojen-tarkkuuden. Nykyaikaiset laserleikkauslaitteet voivat myös sisältää antureita, jotka tarkkailevat polttopisteen siirtymää, tehon vaihteluita ja kaasun paineen muutoksia reaaliajassa käyttämällä suljetun -silmukan ohjausta oikea-aikaista korjausta varten ja varmistamaan yhtenäisyyden eräkäsittelyssä.
Yhteenvetona voidaan todeta, että laserleikkauksen toimintaperiaate perustuu korkean-energiatiheyden-lasersäteeseen keskeisenä käyttövoimana. Valon, lämmön ja voiman moni-kenttäkytkennän ansiosta se poistaa materiaalin nopeasti, paikallisesti ja viimeistelee erittäin-tarkan muotoilun älykkäässä ohjauksessa. Tämä periaate antaa laserleikkaukselle laajan materiaalin sopeutuvuuden ja erinomaisen prosessointijoustavuuden, mikä tekee siitä korvaamattoman korkealaatuisessa-tuotannossa, tarkkuusinstrumenteissa ja laajamittaisessa räätälöityssä tuotannossa.
