Prije samo deset godina laserski rezači s vlaknima smatrani su stručnjacima za tanke ploče. Prodavaonice su brzo shvatile da moraju uložiti u njih kako bi se natjecale ili barem smanjiti njihovu debljinu. Za visokokvalitetno rezanje ploča, CO2 laseri su još uvijek pravi izbor. Naravno, laseri s vlaknima mogli su rezati deblje pločice, ali kvaliteta nije bila izvrsna, a njihova prednost u brzini gotovo je nestala pri rezanju vrlo debelih ploča. Danas se svijet promijenio.
Tehnologija pomoćnog plina napredovala je daleko u samo nekoliko godina i jedan je od ključnih doprinosa brzo mijenjajućem području laserskog rezanja. Poboljšani su materijali leća i njihov dizajn, kao i rezne glave i mlaznice. Može se vidjeti da se moderni sustavi za isporuku laserske zrake s vlaknima udobno nose s ogromnim snagama fotona. Laseri ultra velike snage od 20, 30, pa čak i 50 kW sada mogu brzo i čisto rezati debele ploče.
"Čist" je operativna riječ ovdje. Ima li laser ekonomski smisla svodi se na cijenu po dijelu. Danas laseri velike snage doživljavaju procvat u području preciznog rezanja ploča. Ako je dio prije bio rezan plazmom, a zatim skidan ivica ili dovršavan na stroju za glodanje, sada se to može učiniti na laseru s vlaknima.
Pomoćno miješanje plinova pomaže da se sve to učini mogućim. Čak se i najdeblje ploče danas obrađuju ne kisikom, već mješavinom dušika i kisika. Struja pomoćnog plina i dalje se prvenstveno sastoji od dušika, inertnog plina koji izbacuje rastaljeni metal iz proreza, ali mali udio kisika osigurava kemijsku reakciju koja pomaže da se prorez spusti na dno za rub bez troske.
Postolje između površine i mlaznice napravljeno je toliko malo da gotovo i ne postoji, a sve kako bi se omogućio laminarni protok pomoćnih plinova kroz prorez kako bi smjesa dušik-kisik mogla raditi kako je predviđeno. U preciznom rezanju ploča, pretjerana turbulencija pomoćnog plina je neprijatelj čistog laserskog rezanja.
Rane primjene miješanja plinova pojavile su se prije više od deset godina, ne za debeli čelik, već za rezanje aluminija bez taloga. Steve Albrecht, predsjednik Liberty Systemsa sa sjedištem u Pewaukeeju u Wisconsinu, dobavljača za proizvodnju dušika i miješanje plinova, prisjeća se korištenja mješavina dušika i kisika u ranim 2010-ima, ne za lasere s vlaknima, već za 4 kW CO2 sustav za rezanje aluminija debljine 0.125-inča.
"Aluminij ima oksidni sloj na vrhu," kaže Albrecht, "i morate ga spaliti kako biste spriječili bilo kakvu talog ili neravnine. Kao što su inženjeri za primjenu otkrili, struja zraka potpomognuta dušikom s dozom kisika pomaže eliminirati tvrdo- za uklanjanje taloga na rubovima laserski rezanog aluminija.
"Kao mekši materijal, aluminij ima neke jedinstvene karakteristike za lasersko rezanje," kaže David Bell, predsjednik Witte Gas Controla u Alpharetti, Georgia, "Plinska mješavina je korisna. Ako aluminij režete s kisikom, spalit ćete ga. Ako režite ga dušikom, dobit ćete pruge na rubovima. Pomiješajte to dvoje i dobit ćete čišći rez.
Kako su optički laseri počeli osvajati tržište, a raspoloživa snaga nastavila rasti, strategije za pomoćni plin nastavile su se razvijati. Inženjeri primjene počeli su eksperimentirati s različitim kombinacijama dušika i kisika.
Kao što se Albrecht prisjeća, kada su inženjeri počeli postizati dobre rezultate s razinama kisika koje su se približavale 20 posto, to je otvorilo vrata korištenju ultra suhog zraka za rezanje. Ovo je proizvođaču uštedjelo mnogo novca, posebno ako se uzme u obzir količina pomoćnog plina koju su trošili rani optički laseri.
"Kada su se pojavila prva vlakna od 6 kW i 8 kW", kaže Albrecht, "tada je rezanje ultra-suhim zrakom stvarno zaživjelo.
Međutim, kako se snaga optičkog lasera nastavila povećavati, strategija pomoćnog plina se promijenila. Uvjeti rezanja za vlaknaste lasere najveće snage izgrađeni su oko preciznih smjesa dušika i kisika s niskim udjelom kisika.
OEM proizvođači laserskih rezača počeli su eksperimentirati s različitim mlaznicama i različitim pristupima kako bi postigli glatko laminarno strujanje pomoćnih plinova oko snažnijeg snopa. Dizajn mlaznica je optimiziran. Neke geometrije mlaznica zadržavaju plin na vrhu metala. Druge tehnike koriste zračne "zavjese" oko kolone pomoćnog plina. Kao što Albrecht objašnjava, ove metode ovise o proizvođaču stroja, ali svi rade prema istom cilju: postizanje najbolje kvalitete rezanja uz najnižu cijenu po komadu. To uključuje korištenje pomoćnih plinova i, posebno, pronalaženje optimalne mješavine za poboljšanje kvalitete i brzine rezanja.
