lasersnijden van hoog reflectieve metalen (koper , zilver , messing etc)

Het lasersnijden van hoogreflectieve metalen voor infrarood fiberlasers heeft altijd extra aandacht nodig en brengt altijd risico met zich mee.

Wat is het probleem met reflectieve materialen ?

Sommige metalen werken als een bijna perfecte spiegel voor het laserlicht en kunnen de hoogenergetische laserstraal alle kanten op reflecteren. Dit kan (vooral bij open lasermachines) risico’s en problemen opleveren voor omstanders en materialen.  Ook kan het laserlicht terug gereflecteerd worden in de laserbron waardoor onherstelbare of dure schade kan onstaan aan de optiek of de laserbron zelf.

Welke metalen zijn hoog-reflectief voor fiber lasers ?

in volgorde van reflectiviteit zijn de volgende materialen hoogreflectief en moeten deze dus met extreme zorg behandeld en bewerkt worden :

1. zilver (het moeilijkste materiaal om te snijden)
2. koper (ook erg moeilijk)
3. goud
4. messing
5. aluminium

Staal , roestvast staal (rvs / inox) , verzinkt materiaal etc. worden niet als reflectief beschouwd voor infrarood fiber laser machines.

een typische fiberlaser werkt op een licht frequentie van 1060 tot 1080 nm

Hoe kan ik deze spiegelende metalen toch snijden ?

In de praktijk zijn er vele truukjes om het risico van spiegelende materialen te verlagen. De meeste materialen reflecteren het meest als ze in vaste vorm zijn.  Zo zal zilver in vaste vorm ongeveer 98% van de energie reflecteren en de ruimte in strooien of terug de bron in sturen. Als zilver eenmaal gesmolten is zakt de reflectiviteit naar gelang de materiaaltemperatuur terug naar ongeveer 90%.

Aluminium zal in vaste vorm ongeveer 95% reflecteren en eenmaal vloeibaar nog ongeveer 70%. Zoals we dus zien is de eerste pierce in het vaste metaal het meest problematisch. In de praktijk hebben operators alle truukjes geprobeerd van het express schuin zetten van het laserpad , tot het coaten van de toplaag van het metaal. Deze truukjes werken in meer of mindere maten maar leveren allen nog steeds potentieel risico op voor omgeving en laserbron. In de praktijk is er vaak niet veel keuze en neemt men het risico voor lief. Bronschade door reflectie wordt in principe nooit vergoed onder garantie dus is het een “gecalculeerd risico” waarbij een afweging gemaakt moet worden tussen risico en resultaat.

De enige (minst risicovolle) oplossing voor hoogreflectieve metalen :

Er is echter 1 oplossing die in ieder geval het risico van schade aan de laserbron minimaliseert of bijna elimineert. de nLIGHT laserbronnen hebben een ingebouwde beam-dump voor reflecterend laserlicht en zullen daarmee de laserbron zelf beschermen voor back-scatter.

Reflecties in de omgeving blijven ook bij de nLIGHT bronnen natuurlijk nog bestaan dus zeker bij hoogreflectieve materialen dient extra aandacht genomen te worden voor veiligheid van mensen en apparatuur in de omgeving van de laser.