Še pred desetletjem so laserski rezalniki z vlakni veljali za specialiste za tanke pločevine. Trgovine so hitro ugotovile, da morajo vlagati vanje, da bi lahko konkurirale, ali vsaj zmanjšati njihov material. Za visokokakovostno rezanje plošč so CO2 laserji še vedno prava izbira. Seveda so laserji z vlakni lahko rezali debelejše surovce, vendar kakovost ni bila odlična in njihova prednost v hitrosti je skoraj izginila pri rezanju zelo debelih plošč. Danes se je svet spremenil.
Tehnologija pomožnega plina je v samo nekaj letih napredovala in je eden ključnih dejavnikov, ki prispevajo k hitro spreminjajočemu se področju laserskega rezanja. Materiali leč in njihova zasnova so bili izboljšani, prav tako rezalne glave in šobe. Vidimo, da se sodobni sistemi za dovajanje laserskega žarka z vlakni udobno spopadajo z ogromnimi močmi fotonov. Laserji z visoko močjo 20, 30 in celo 50 kW lahko zdaj hitro in čisto režejo debele plošče.
"Čisto" je operativna beseda tukaj. Ali je laser ekonomsko smiseln, je odvisno od cene na del. Danes so visokozmogljivi laserji v razcvetu na področju natančnega rezanja plošč. Če je bil del včasih rezan s plazmo in nato razigljen ali končno obdelan na rezkalnem stroju, je to zdaj mogoče narediti z laserjem z vlakni.
Pomožno mešanje plinov pomaga narediti vse to mogoče. Tudi najdebelejše plošče danes ne obdelujejo s kisikom, temveč z mešanico dušika in kisika. Tok pomožnega plina je še vedno sestavljen predvsem iz dušika, inertnega plina, ki izžene staljeno kovino iz zareza, vendar majhen delež kisika poskrbi za kemično reakcijo, ki pomaga spraviti zarezo na dno za rob brez žlindre.
Stojalo med površino in šobo je bilo narejeno tako majhno, da ga skoraj ni bilo, vse zato, da se omogoči laminarni tok pomožnih plinov skozi zarezo, tako da lahko mešanica dušika in kisika deluje, kot je predvideno. Pri natančnem rezanju plošč je pretirana turbulenca pomožnega plina sovražnik čistega laserskega rezanja.
Prve aplikacije za mešanje plinov so se pojavile pred več kot desetletjem, ne za debelo jeklo, ampak za rezanje aluminija brez žlindre. Steve Albrecht, predsednik podjetja Liberty Systems iz Pewaukeeja v Wisconsinu, dobavitelja za proizvodnjo dušika in mešanje plinov, se spominja uporabe mešanic dušika in kisika v zgodnjih 2010. letih, ne za laserje z vlakni, ampak za 4 kW CO2 sistem za rezanje 0.125-palčnega aluminija.
"Aluminij ima na vrhu plast oksida," pravi Albrecht, "in to morate zažgati, da preprečite nastajanje žlindre ali robov. Kot so odkrili inženirji za uporabo, zračni tok s pomočjo dušika z odmerkom kisika pomaga odpraviti trdo za odstranjevanje madežev na robovih lasersko rezanega aluminija.
»Kot mehkejši material ima aluminij nekaj edinstvenih lastnosti za lasersko rezanje,« pravi David Bell, predsednik podjetja Witte Gas Control v Alpharetti v Georgii, »mešanica plinov je koristna. Če aluminij režete s kisikom, ga zažgete. režeš z dušikom, dobiš robne proge. Zmešaš oboje in dobiš čistejši rez.
Ko so optični laserji začeli prevzemati trg in je razpoložljiva moč še naprej rasla, so se strategije pomožnega plina še naprej razvijale. Inženirji aplikacij so začeli eksperimentirati z različnimi kombinacijami dušika in kisika.
Kot se spominja Albrecht, ko so inženirji začeli dosegati dobre rezultate z vsebnostjo kisika, ki se približuje 20 odstotkom, je to odprlo vrata uporabi ultra suhega zraka za rezanje. To je proizvajalcu prihranilo veliko denarja, zlasti glede na količino pomožnega plina, ki so ga porabili prvi laserji z vlakni.
»Ko so se pojavila prva vlakna z močjo 6 kW in 8 kW,« pravi Albrecht, »se je ultrasuho zračno rezanje resnično začelo razvijati.
Ker pa je moč optičnega laserja še naprej naraščala, se je strategija pomožnega plina spremenila. Pogoji rezanja za najmočnejše optične laserje so temeljili na natančnih mešanicah dušika in kisika z nizko vsebnostjo kisika.
Proizvajalci originalne opreme laserskih rezalnikov so začeli eksperimentirati z različnimi šobami in različnimi pristopi, da bi dosegli gladek laminarni tok pomožnih plinov okoli močnejšega žarka. Dizajn šob je bil optimiziran. Nekatere geometrije šob ujamejo plin na vrhu kovine. Druge tehnike uporabljajo zračne "zavese" okoli stolpca pomožnega plina. Kot pojasnjuje Albrecht, so te metode odvisne od izdelovalca strojev, vendar si vsi prizadevajo za isti cilj: doseganje najboljše kakovosti reza po najnižji ceni na kos. To vključuje uporabo pomožnih plinov in zlasti iskanje optimalne mešanice za izboljšanje kakovosti in hitrosti rezanja.
