Vain vuosikymmen sitten kuitulaserleikkureita pidettiin ohutlevyjen asiantuntijoina. Kaupat huomasivat nopeasti, että niihin oli investoitava kilpaillakseen tai ainakin leikata mittaristoaan. Korkealaatuiseen levyleikkaukseen CO2-laserit ovat edelleen hyvä tapa. Kuitulasereilla toki pystyi leikkaamaan paksumpia aihioita, mutta laatu ei ollut hyvä, ja niiden nopeusetu melkein katosi erittäin paksuja levyjä leikattaessa. Nykyään maailma on muuttunut.
Apukaasuteknologia on edennyt pitkälle muutamassa vuodessa ja se on yksi tärkeimmistä tekijöistä nopeasti muuttuvassa laserleikkauksen alalla. Linssien materiaaleja ja niiden muotoilua on parannettu, kuten myös leikkauspäitä ja suuttimia. Nykyaikaisten kuitulasersäteen jakelujärjestelmien voidaan nähdä selviytyvän mukavasti valtavista fotonivoimista. 20, 30 ja jopa 50 kW:n ultrasuuritehoiset laserit pystyvät nyt viipaloimaan paksuja levyjä nopeasti ja siististi.
"Puhdas" on tässä toimiva sana. Laserin kannattavuus riippuu osakohtaisesta hinnasta. Nykyään suuritehoiset laserit kukoistavat tarkkuuslevyleikkauksen alalla. Jos osa aiemmin plasmaleikkattiin ja sen jälkeen purseet poistettiin tai viimeisteltiin jyrsinkoneella, se voi nyt olla mahdollista tehdä kuitulaserilla.
Apukaasujen sekoitus auttaa tekemään kaiken mahdolliseksi. Paksumpiakin levyjä ei käsitellä nykyään hapella, vaan typpi-happiseoksella. Apukaasuvirta koostuu edelleen pääasiassa typestä, inertistä kaasusta, joka karkottaa sulan metallin urasta, mutta pieni osa happea saa aikaan kemiallisen reaktion, joka auttaa tuomaan uurteen pohjalle kuonattoman reunan saamiseksi.
Pinnan ja suuttimen välinen teline on tehty niin pieneksi, että se on lähes olematon, kaikki mahdollistaakseen laminaarisen apukaasujen virtauksen uurteen läpi, jotta typpi-happiseos voi toimia tarkoitetulla tavalla. Tarkkuuslevyleikkauksessa liiallinen apukaasuturbulenssi on puhtaan laserleikkauksen vihollinen.
Varhaiset kaasunsekoitussovellukset ilmestyivät yli kymmenen vuotta sitten, ei paksulle teräkselle, vaan alumiinin kuonattomaan leikkaamiseen. Steve Albrecht, Pewaukeessa, Wisconsinissa toimivan Liberty Systemsin, typentuotantoa ja kaasunsekoitusta valmistavan yrityksen presidentti, muistuttaa käyttäneensä typpi-happi-seoksia 2010-luvun alussa, ei kuitulasereissa, vaan 4 kW:n CO2:ssa. järjestelmä 0125-tuuman paksuisen alumiinin leikkaamiseen.
"Alumiinin päällä on oksidikerros", Albrecht sanoo, "ja sinun on poltettava se pois, jotta vältytään kuonalta tai purseilta. Kuten sovellusinsinöörit havaitsivat, typpiavusteinen ilmavirta, jossa on happiannos, auttaa poistamaan kovan laserleikatun alumiinin reunojen tahran poistamiseen.
"Pehmeämpänä materiaalina alumiinilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia laserleikkaukseen", sanoo David Bell, Witte Gas Controlin johtaja Alpharettassa, Georgiassa. "Kaasuseos on hyödyllinen. Jos leikkaat alumiinia hapella, poltat sen. leikkaa se typellä, saat reunaraitoja.Sekoita nämä kaksi niin saat puhtaamman leikkauksen.
Kun kuitulaserit alkoivat vallata markkinoita ja käytettävissä oleva teho jatkoi kasvuaan, lisäkaasustrategiat kehittyivät edelleen. Sovellusinsinöörit alkoivat kokeilla erilaisia typen ja hapen yhdistelmiä.
Kuten Albrecht muistelee, kun insinöörit alkoivat saada hyviä tuloksia happitasojen lähestyessä 20 prosenttia, se avasi oven ultrakuivan ilman käyttämiselle leikkaamiseen. Tämä säästi valmistajalta paljon rahaa, varsinkin kun otetaan huomioon varhaisten kuitulaserien kuluttaman apukaasun määrä.
"Kun ensimmäiset 6 kW ja 8 kW kuidut tulivat ulos", Albrecht sanoo, "silloin ultrakuivailmaleikkaus alkoi todella levitä.
Kuitulaserin tehon kasvun jatkuessa apukaasustrategia kuitenkin muuttui. Tehokkaimpien kuitulaserien leikkausolosuhteet rakennettiin tarkkojen typpi-happiseosten ympärille, joilla on alhainen happipitoisuus.
Laserleikkurin OEM-valmistajat alkoivat kokeilla erilaisia suuttimia ja erilaisia lähestymistapoja saavuttaakseen apukaasujen tasaisen laminaarisen virtauksen tehokkaamman säteen ympärillä. Suutinmallit optimoitiin. Jotkut suuttimen geometriat vangitsevat kaasun metallin yläosaan. Muut tekniikat käyttävät ilma "verhoja" apukaasupylvään ympärillä. Kuten Albrecht selittää, nämä menetelmät riippuvat koneenvalmistajasta, mutta kaikki työskentelevät kohti samaa päämäärää: parhaan leikkauslaadun saavuttaminen pienimmällä kappalehinnalla. Tähän sisältyy apukaasujen hyödyntäminen ja erityisesti optimaalisen seoksen löytäminen leikkauksen laadun ja nopeuden parantamiseksi.
