Kilka ciekawostek na temat cięcia i wycinania

Rozdzielanie elementów jest procesem niezbędnym w każdej dziedzinie. Żeby coś stworzyć najpierw trzeba wydzielić część materiału, z którego ma powstać produkt. Noże i inne urządzenia tnące stanowią więc bardzo istotną rolę w życiu człowieka, co potwierdza fakt, że pierwszymi narzędziami były właśnie zaostrzone kamienie. Przez lata historii człowieka techniki cięcia ewoluowały, jak wyglądały kiedyś i jakimi technologiami dysponujemy dzisiaj?

Od łupków do lasera

Pierwsi ludzie byli zdani na los łupków, czyli kamieni, które miały tendencję do samodzielnego pękania tworząc ostre krawędzie. Na część tego wynalazku nazwano nawet erę. Stąd era kamienia łupanego, która trwała przez ponad 2,5 miliona lat. Dla porównania następujące po niej ery brązu i żelaza trwały około 2,5 tysiąca lat, czyli tysiąc razy krócej. Metalowe narzędzia były prawdziwą rewolucją, można było je ostrzyć w nielosowy sposób oraz nadać im pożądany kształt poprzez wytapianie. Dominację noży i ich form, jako jedynego narzędzia tnącego zakończyły dopiero nożyczki, które pojawiły się prawdopodobnie około XV w. p.n.e. w Egipcie, ale ich obecny wygląd nadali im Rzymianie w I w. n.e. Technika metalowych ostrzy była udoskonalana jeszcze przez lata, czego efektem stały się urządzenia typu gilotyna czy maszyny takie jak frezarka. W tym czasie próbowano innych technik cięcia, z mniejszym lub większym powodzeniem. Część z nich jest nadal wykorzystywana w przemyśle, jak chociażby cięcie wodą pod wysokim ciśnieniem czy rozpędzoną żyłką w wykaszarce. Jednak prawdziwą rewolucję sprowadziło wycinanie laserowe.

Korzyści płynące z cięcia laserem

Laser jest najmniej inwazyjną i najbardziej precyzyjną formą cięcia. Wykorzystuje wysokoenergetyczne cząstki, które sprawiają, że materiał w danym miejscu właściwie wyparowuje. Dzięki temu nie pozostawia niechcianych odpadków oraz nierównych krawędzi wycinania. Cięcie laserem zawsze odbywa się za pośrednictwem komputera, co umożliwia łatwe projektowanie i sterowanie cięciem. Dzięki tej technologii możliwe są zabiegi nie pozostawiające marginesu błędu, takie jak operacja oczu. Oprócz tego laser może być zaprogramowany tak, by spiekać krawędzie ścinanego materiału, co pozwala na natychmiastowe zatamowanie krwawienia podczas operacji na ciele człowieka.

Jak ciąć żeby skutecznie przeciąć?

Różne materiały wymagają różnych podejść, to w jaki sposób sobie z nimi poradzić wskazują parametry fizyczne takie jak: sprężystości, twardość, ciągliwość, plastyczność i sztywność. W praktyce oznacza to tyle, że metody cięcia nie są uniwersalne i trzeba je dobierać w zależności od materiału. Głównym sposobem jest dostosowanie rodzaju używanej siły tak, by uderzyć w najmniej trwały parametr. Większość narzędzi skonstruowana jest tak, by kondensować siłę na małej powierzchni, dlatego ostrość noża zależy od grubości jego krawędzi a najbardziej skuteczne młoty wyburzeniowe mają z jednej strony czubek.

Co można ciąć laserem?

W większości przypadków działamy intuicyjnie, wiemy jakiego narzędzia użyć, jak trzymać przedmiot oraz z której strony nakładać nacisk. Na materiały plastyczne i ciągliwe działamy siłą impulsową, a na te twarde nakładamy regularny, powtarzalny nacisk.

Warto jednak znać podstawy fizyki, by poradzić sobie z trudniejszymi sytuacjami. Dla przykładu beton ma bardzo dużą wytrzymałość na ściskanie. Jeśli będziemy uderzać młotem w betonowy blok, to nawet przykładając wiele siły będziemy mieli problem by go rozłupać. Ma jednak znacznie mniejszą odporność na rozciąganie, dlatego umiejętnie uderzając w boki, możemy sprawić, by kawałki się odłupywały. Ważne by siła, którą przykładamy miejscowo w bryłę betonu działała nie w stronę jej środka, ale na zewnątrz.

Drugim ważnym pojęciem jest zmęczenie materiału. Jeśli dla przykładu musimy przeciąć metalowy drut (materiał o dużej twardości i plastyczności zarazem), a nie mamy odpowiednich narzędzi, to możemy zginać i prostować go wielokrotnie w jednym miejscu. Wtedy materiał ulegnie zmęczeniu, zostanie przekroczona granica odkształceń plastycznych i będziemy mogli bez problemu rozdzielić go w tym miejscu.