Μόλις πριν από μια δεκαετία, οι κόφτες λέιζερ ινών θεωρούνταν ειδικοί σε λεπτά φύλλα. Τα καταστήματα ανακάλυψαν γρήγορα ότι έπρεπε να επενδύσουν σε αυτά για να ανταγωνιστούν, ή τουλάχιστον να κόψουν το υλικό του μετρητή τους. Για κοπή πλακών υψηλής ποιότητας, τα λέιζερ CO2 εξακολουθούν να είναι ο καλύτερος τρόπος. Σίγουρα, τα λέιζερ ινών μπορούσαν να κόψουν παχύτερα κενά, αλλά η ποιότητα δεν ήταν εξαιρετική και το πλεονέκτημά τους στην ταχύτητα σχεδόν εξαφανίστηκε όταν κόβονταν πολύ χοντρές πλάκες. Σήμερα, ο κόσμος έχει αλλάξει.
Η τεχνολογία βοηθητικού αερίου έχει προχωρήσει πολύ σε λίγα μόλις χρόνια και είναι ένας από τους βασικούς συντελεστές στο ταχέως μεταβαλλόμενο πεδίο της κοπής με λέιζερ. Τα υλικά των φακών και ο σχεδιασμός τους έχουν βελτιωθεί, όπως και οι κεφαλές κοπής και τα ακροφύσια. Τα σύγχρονα συστήματα παροχής δέσμης λέιζερ ινών μπορούν να φανούν ότι αντιμετωπίζουν άνετα τις τεράστιες δυνάμεις φωτονίων. Τα λέιζερ εξαιρετικά υψηλής ισχύος 20, 30, ακόμη και 50 kW μπορούν τώρα να κόψουν τις παχιές πλάκες γρήγορα και καθαρά.
"Καθαρός" είναι η λειτουργική λέξη εδώ. Το αν ένα λέιζερ έχει οικονομικό νόημα εξαρτάται από το κόστος ανά εξάρτημα. Σήμερα, τα λέιζερ υψηλής ισχύος αναπτύσσονται στον τομέα της κοπής πλακών ακριβείας. Εάν ένα εξάρτημα παλαιότερα κόπηκε με πλάσμα και στη συνέχεια αφαιρούνταν ή τελειώνονταν σε φρέζα, μπορεί τώρα να γίνει σε λέιζερ ινών.
Η βοηθητική ανάμειξη αερίου βοηθάει να γίνουν όλα δυνατά. Ακόμη και οι πιο παχιές πλάκες σήμερα επεξεργάζονται όχι με οξυγόνο, αλλά με μείγμα αζώτου-οξυγόνου. Το ρεύμα του βοηθητικού αερίου εξακολουθεί να αποτελείται κυρίως από άζωτο, ένα αδρανές αέριο που διώχνει το λιωμένο μέταλλο από την κεφαλή, αλλά ένα μικρό μέρος οξυγόνου παρέχει τη χημική αντίδραση που βοηθά να φέρει το αυλάκι στον πυθμένα για μια άκρη χωρίς σκωρίες.
Η βάση μεταξύ της επιφάνειας και του ακροφυσίου έχει γίνει τόσο μικρή ώστε να είναι σχεδόν ανύπαρκτη, όλα αυτά για να επιτρέπουν μια στρωτή ροή βοηθητικών αερίων μέσω της κεφαλής έτσι ώστε το μίγμα αζώτου-οξυγόνου να μπορεί να λειτουργήσει όπως προβλέπεται. Στην κοπή πλακών ακριβείας, ο υπερβολικός στροβιλισμός του βοηθητικού αερίου είναι ο εχθρός της καθαρής κοπής με λέιζερ.
Οι πρώιμες εφαρμογές ανάμειξης αερίου εμφανίστηκαν πριν από περισσότερο από μια δεκαετία, όχι για χοντρό χάλυβα, αλλά για κοπή αλουμινίου χωρίς σκωρίες. Ο Steve Albrecht, πρόεδρος της Pewaukee, Liberty Systems που εδρεύει στο Ουισκόνσιν, προμηθευτής παραγωγής αζώτου και ανάμιξης αερίων, θυμάται ότι χρησιμοποίησε μείγματα αζώτου-οξυγόνου στις αρχές της δεκαετίας του 2010, όχι για λέιζερ ινών, αλλά για CO2 4 kW σύστημα για κοπή αλουμινίου πάχους 0,125-ιντσών.
"Το αλουμίνιο έχει ένα στρώμα οξειδίου στην κορυφή", λέει ο Albrecht, "και πρέπει να το κάψετε για να αποφύγετε τυχόν σκωρίες ή γρέζια. Όπως ανακάλυψαν οι μηχανικοί εφαρμογών, ένα ρεύμα αέρα υποβοηθούμενο από άζωτο με μια δόση οξυγόνου βοηθά στην εξάλειψη του σκληρού για να αφαιρέσετε τα υπολείμματα στις άκρες από αλουμίνιο κομμένο με λέιζερ.
"Ως μαλακότερο υλικό, το αλουμίνιο έχει μερικά μοναδικά χαρακτηριστικά για κοπή με λέιζερ", λέει ο David Bell, πρόεδρος του Witte Gas Control στην Alpharetta της Τζόρτζια, "Το μείγμα αερίων είναι χρήσιμο. Εάν κόψετε αλουμίνιο με οξυγόνο, το καίτε. κόψτε το με άζωτο, βγάζετε ραβδώσεις στις άκρες.Ανακατεύετε τα δύο και παίρνετε πιο καθαρό κόψιμο.
Καθώς τα λέιζερ ινών άρχισαν να καταλαμβάνουν την αγορά και η διαθέσιμη ισχύς συνέχισε να αυξάνεται, οι στρατηγικές βοηθητικού αερίου συνέχισαν να εξελίσσονται. Οι μηχανικοί εφαρμογών άρχισαν να πειραματίζονται με διαφορετικούς συνδυασμούς αζώτου και οξυγόνου.
Όπως θυμάται ο Άλμπρεχτ, όταν οι μηχανικοί άρχισαν να έχουν καλά αποτελέσματα με επίπεδα οξυγόνου να πλησιάζουν το 20%, άνοιξε την πόρτα στη χρήση εξαιρετικά ξηρού αέρα για κοπή. Αυτό εξοικονόμησε πολλά χρήματα στον κατασκευαστή, ειδικά λαμβάνοντας υπόψη την ποσότητα του βοηθητικού αερίου που καταναλώνεται από τα πρώιμα λέιζερ ινών.
«Όταν βγήκαν οι πρώτες ίνες 6 kW και 8 kW», λέει ο Albrecht, «τότε άρχισε να απογειώνεται η κοπή με εξαιρετικά ξηρό αέρα.
Ωστόσο, καθώς η ισχύς λέιζερ ινών συνέχισε να αυξάνεται, η στρατηγική του βοηθητικού αερίου άλλαξε. Οι συνθήκες κοπής για τα λέιζερ ινών υψηλότερης ισχύος δημιουργήθηκαν γύρω από ακριβή μείγματα αζώτου-οξυγόνου με χαμηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο.
Οι κατασκευαστές κοπής λέιζερ άρχισαν να πειραματίζονται με διαφορετικά ακροφύσια και διαφορετικές προσεγγίσεις για να επιτύχουν μια ομαλή στρωτή ροή βοηθητικών αερίων γύρω από μια πιο ισχυρή δέσμη. Τα σχέδια των ακροφυσίων βελτιστοποιήθηκαν. Ορισμένες γεωμετρίες ακροφυσίων παγιδεύουν το αέριο στην κορυφή του μετάλλου. Άλλες τεχνικές χρησιμοποιούν «κουρτίνες» αέρα γύρω από τη στήλη του βοηθητικού αερίου. Όπως εξηγεί ο Albrecht, αυτές οι μέθοδοι εξαρτώνται από τον κατασκευαστή μηχανών, αλλά όλοι εργάζονται προς τον ίδιο στόχο: την επίτευξη της καλύτερης ποιότητας κοπής με το χαμηλότερο κόστος ανά τεμάχιο. Αυτό περιλαμβάνει τη χρήση βοηθητικών αερίων και, ειδικότερα, την εύρεση του βέλτιστου μείγματος για τη βελτίωση της ποιότητας και της ταχύτητας κοπής.
