Лазерното рязане е технология за термична обработка, базирана на прецизното разделяне, постигнато чрез взаимодействието на високо-енергиен лазерен лъч и материали. Основният й принцип е в контролираното преобразуване на светлинна и топлинна енергия, което кара локализирания материал на детайла бързо да се стопи, изпари или достигне точката си на запалване. С помощта на спомагателен газов поток, разтопеният или изпарен материал се отстранява, като по този начин се образува непрекъснат и чист прорез. Тази технология интегрира знания от множество дисциплини като оптика, термодинамика, наука за материалите и автоматичен контрол, позволявайки високо-прецизно и високо-скоростно рязане както на метални, така и на не-метални материали.
Лазерното генериране произлиза от принципа на стимулираното излъчване. В лазер работната среда (като оптично влакно, газ CO₂ или твърд кристал) претърпява инверсия на популацията под възбуждането на източник на помпа, образувайки област на усилване. Когато фотоните се разпространяват напред-назад в резонансната кухина и предизвикват излъчването на повече фотони със същата честота, фаза и посока, се генерира високо-яркост, силно насочен и силно кохерентен лазерен лъч. След като бъде оформен и фокусиран от оптична система, лазерният лъч може да бъде компресиран в изключително фино петно с диаметър от десетки до стотици микрометри, като по този начин създава изключително висока енергийна плътност върху повърхността на детайла.
По време на процеса на рязане фокусираният лазерен лъч се проектира вертикално или наклонено върху повърхността на материала. Светлинната енергия бързо се преобразува в топлинна енергия, което води до повишаване на температурата на засегнатата област до точката на топене или дори точка на кипене на материала за много кратко време. При тези условия металният материал се топи или изпарява, а някои материали също претърпяват химични реакции с помощния газ (като екзотермично окисляване на въглеродна стомана в кислородна атмосфера), което допълнително повишава входящата енергия. Помощният газ (обикновено кислород, азот или сгъстен въздух) се изхвърля с висока скорост през коаксиална дюза. Това служи за две цели: първо, издухва разтопения или изпарен материал от прореза, предотвратявайки повторната-кондензация на шлаката при среза; второ, осигурява допълнителна химическа енергия в среда на окислителен газ, увеличавайки скоростта на рязане.
Качеството и ефективността на рязане зависят от координираното съвпадение на лазерната мощност, качеството на лъча, позицията на фокусната точка, скоростта на рязане и вида и налягането на помощния газ. Мощността определя общата вложена енергия за единица време, докато скоростта влияе върху продължителността на енергийното взаимодействие с материала; и двете съвместно контролират входящата топлина към прореза. Позицията на фокусната точка влияе върху размера на петното и разпределението на енергийната плътност, като по този начин определя проникването на рязане и морфологията на напречното-сечение. Импулсът на спомагателния газ премахва шлаката и образува защитна атмосфера, предотвратяваща окисляване, обезцветяване или замърсяване от срезове.
Цялата обработка се контролира прецизно от CNC система, която прецизно контролира траекторията на лазерната глава и параметрите на процеса, постигайки високо-прецизно проследяване на сложни дву-или три-измерни контури. Модерното оборудване за лазерно рязане може също така да включва сензори за наблюдение на изместването на фокусната точка, колебанията на мощността и промените в налягането на газа в реално време, използвайки управление на затворен -контур за навременна корекция и осигуряване на последователност в груповата обработка.
В обобщение принципът на работа на лазерното рязане се основава на лазерен лъч с висока-енергийна-плътност като основна движеща сила. Чрез много{3}}обединяване на светлина, топлина и сила той постига бързо, локализирано отстраняване на материала и завършва високо-прецизно оформяне под интелигентен контрол. Този принцип дава на лазерното рязане широка адаптивност към материала и отлична гъвкавост на обработката, което го прави незаменим при високо{6}}производство, прецизни инструменти и широкомащабно-персонализирано производство.
