Mitä tapahtuu, kun lasersäde kohtaa teräslevyn? Miten kilowatit, leikkausnopeus ja avustuskaasu vaikuttavat lopputulokseen? Tässä artikkelissa käydään läpi laserleikkauksen tekninen puoli käytännönläheisesti. Lopuksi kerrotaan, mitä LeikePajan kautta voi tilata.
Nykyaikaiset teolliset laserleikkauskoneet ovat enimmäkseen kuitulasereita. Kuitulaserissa valo syntyy ja kulkee optisessa kuidussa leikkuupäähän. Vanhemmissa CO₂-lasereissa säde syntyy kaasussa ja ohjataan leikkuupäähän peilien kautta.
Kuitulaserin aallonpituus on noin 1 µm (tyypillisesti 1 070–1 080 nm), CO₂-laserin noin 10,6 µm. Metallit imevät lyhyttä aallonpituutta paremmin, joten ohuet ja keskipaksut levyt leikkautuvat nopeammin ja sähköä kuluu vähemmän.
* Hyötysuhde kertoo, kuinka suuri osa sähkötehosta muuttuu lasersäteeksi. Luvut vaihtelevat laitteittain, katso lähteet sivun lopussa.
Laserin teho ilmoitetaan kilowatteina (kW). Mitä enemmän tehoa, sitä paksumpaa levyä voidaan leikata ja sitä nopeammin ohuet levyt menevät läpi.
Laitevalmistajat ilmoittavat yleensä kaksi lukua: suurimman paksuuden, joka ylipäätään leikkautuu ja paksuusalueen, jolla leikkausjälki ja nopeus ovat tuotannossa hyviä. Käytännössä jälkimmäinen on tärkeämpi.
| Teho | Hyvä laatu noin | Suurin paksuus |
|---|---|---|
| 3 kW | 12 mm asti | noin 20–25 mm |
| 6 kW | 16 mm asti | noin 25 mm |
| 12 kW | 25 mm asti | noin 35–40 mm |
Rakenneteräs, happileikkaus. Suuntaa antavia lukuja laitevalmistajien taulukoista; arvot vaihtelevat koneittain.
NitroCutin 12 kW:n kuitulaserilla S355-terästä leikataan laserilla 25 mm asti. Vaikka 12 kW:n laserilla voi teoriassa leikata paksumpaakin, se ei ole enää käytännöllistä: nopeus putoaa ja leikkausjälki heikkenee. Siksi 30 ja 40 mm levyt polttoleikataan.
Leikkausnopeus putoaa jyrkästi paksuuden kasvaessa. Alla suuntaa antavia nopeuksia 12 kW:n kuitulaserille rakenneteräksellä. Todellinen nopeus riippuu kaasusta, suuttimesta, levyn laadusta ja halutusta leikkausjäljestä ja valmistajien taulukoissa luvut vaihtelevat paljon.
| Paksuus | Nopeus (m/min) | Tyypillinen kaasu |
|---|---|---|
| 1 mm | 30–50 | typpi, paineilma |
| 3 mm | 5–20 | typpi, paineilma, happi |
| 6 mm | 3–8 | happi, paineilma |
| 10 mm | 2–4 | happi |
| 15 mm | 1–2 | happi |
| 20 mm | 0,5–1 | happi |
| 25 mm | 0,3–0,7 | happi |
Nopeus näkyy suoraan hinnassa: paksussa levyssä sama leikkausrata vie moninkertaisesti koneaikaa. Siksi LeikePajassa hinta muodostuu materiaalin ja paksuuden lisäksi leikkausradan pituudesta ja puhkaisujen määrästä ja se näkyy heti piirtäessä.
Kerf on lasersäteen leikkaaman uran leveys, ohuilla levyillä tyypillisesti noin 0,1–0,3 mm, paksuilla levyillä leveämpi.
Suunnittelijan ei tarvitse huomioida kerfiä piirustuksessa. Leikkausohjelmisto siirtää rataa puolen uran leveyden verran: reiät leikataan sisäpuolelta ja ulkokehä ulkopuolelta, jolloin valmis osa on piirretyn kokoinen.
Avustuskaasu puhaltaa sulan metallin pois leikkausurasta ja sillä on suuri vaikutus leikkausjälkeen.
Happi reagoi kuuman teräksen kanssa ja tuo leikkaukseen lisäenergiaa, mikä helpottaa paksun teräksen leikkaamista. Haittana on hapettunut, tumma leikkauspinta, joka usein puhdistetaan tai hiotaan ennen maalausta tai hitsausta.
Typpi on inertti kaasu eikä reagoi materiaalin kanssa. Tuloksena on puhdas, hapettumaton leikkauspinta ja typpeä käytetään paljon ruostumattomalla teräksellä ja alumiinilla. Haittana on suuri kaasunkulutus.
Edullisin vaihtoehto, tyypillisesti ohuille ja keskipaksuille levyille. Paineilmassa on happea, joten pinta hapettuu hieman, mutta laatu riittää moniin käyttökohteisiin.
Laserilla leikataan yleisesti monia teräs- ja alumiinilaatuja. LeikePajan valikoimassa on tällä hetkellä neljä materiaalia ja vain niitä voi tilata:
| Materiaali | Paksuudet |
|---|---|
| Teräs S355 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 20 ja 25 mm laserilla; 30 ja 40 mm polttoleikattuna |
| Kulutusteräs Hardox 400 | 6, 8, 10, 15 ja 20 mm |
| Ruostumaton RST 1.4307 (304L) | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 ja 10 mm |
| Alumiini 5754 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 ja 10 mm |
Muita teräs- tai alumiinilaatuja ei ole valikoimassa. Lisää tietoa: materiaalit ja paksuudet.
LeikePajan tilaus kattaa levyosien leikkauksen. Usein osa kuitenkin jatkaa särmäykseen tai hitsaukseen, joten tässä muutama suunnitteluun vaikuttava asia.
Särmäyksessä levy taivutetaan särmäyspuristimella: ylätyökalu painaa levyn alatyökalun uraan. Tärkeä mitoitusasia on taivutussäde. Liian pieni säde voi halkaista levyn ulkopinnan. Rakenneteräksellä sisäsäteen nyrkkisääntö on tyypillisesti vähintään noin levyn paksuus ja lujemmilla teräksillä sekä alumiinilla tarvitaan usein suurempi säde.
Jos osa särmätään myöhemmin, huomioi taivutusvara aihion mitoissa. Taivutuksessa ulkopinta venyy ja sisäpinta tiivistyy, joten suoran aihion pituus on pienempi kuin valmiin osan ulkomittojen summa.
Laserilla leikatut osat ovat mittatarkkoja ja reunat suoria, mikä helpottaa sovitusta ja hitsausta.
Yleisin menetelmä rakenneteräkselle. MAG-hitsauksessa suojakaasu on aktiivinen, esimerkiksi hiilidioksidi tai seoskaasu. MIG-hitsauksessa se on inertti (esimerkiksi argon) ja sitä käytetään esimerkiksi alumiinilla. Menetelmä on nopea ja edullinen, mutta sauma ei ole yhtä siisti kuin TIG-hitsauksessa.
Tarkempi ja hitaampi menetelmä, jossa hitsaaja syöttää lisäainetta käsin. Tuloksena on siisti hitsi ja vähän roiskeita. TIG:tä käytetään paljon ruostumattomalla teräksellä ja alumiinilla ja laserleikattu suora reuna helpottaa tasaisen railon tekemistä.
Levyt puristetaan elektrodien väliin ja niiden läpi johdetaan suuri virta, jolloin liitos syntyy ilman lisäainetta. Menetelmä on nopea ja yleinen ohutlevyrakenteissa.
Laserilla voi myös hitsata. Sulamisalue on kapea ja lämmöntuonti pieni, joten muodonmuutokset jäävät vähäisiksi. Sopii erityisesti ohuille osille ja kohteisiin, joissa ulkonäkö on tärkeä.
Happileikatun teräksen reunassa on oksidikerros. Se kannattaa poistaa hiomalla ennen hitsausta, jotta hitsiin ei jää virheitä. Typellä leikattu reuna voidaan yleensä hitsata ilman esikäsittelyä.
| Asia | Käytännön merkitys |
|---|---|
| Kuitulaser | Nopea ja energiatehokas metallien leikkauksessa |
| Teho (kW) | Enemmän tehoa = paksumpi levy tai nopeampi leikkaus |
| Kerf | Ohuilla levyillä noin 0,1–0,3 mm, leikkausohjelmisto kompensoi |
| Happi | Paksu teräs, hapettunut reuna |
| Typpi | Puhdas reuna, suurempi kaasunkulutus |
| Toleranssi LeikePajassa | ±2 mm laserilla, ±5 mm polttoleikkauksessa |
| Särmäys | Huomioi taivutussäde ja taivutusvara |
Piirrä osa selaimessa tai tuo DXF, valitse materiaali ja paksuus. Hinta päivittyy heti. Maksat vasta, kun leikkaamo on tarkistanut piirustuksen.
Yleiset tekniset luvut (aallonpituus, hyötysuhde, teholuokkien paksuudet ja leikkausnopeudet) on tarkistettu syyskuussa 2026 laitevalmistajien julkaisuista. Ne ovat suuntaa antavia ja vaihtelevat koneittain. LeikePajaa koskevat tiedot (materiaalit, paksuudet, toleranssit) ovat palvelun omia. Lähteet: