激光切割是運(yùn)用經(jīng)集結(jié)的高功率密度激光束照射工件,使被照射的材料活絡(luò)熔化、汽化、燒蝕或抵達(dá)燃點(diǎn),一起憑仗與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì),然后完畢將工件割開。激光切割歸于熱切開方法之一。
激光切割可分為激光汽化切開、激光熔化切開、激光氧氣切開和激光劃片與控制開裂四類。
1)激光汽化切開
運(yùn)用高能量密度的激光束加熱工件,使溫度活絡(luò)上升,在非常短的時(shí)間內(nèi)抵達(dá)材料的沸點(diǎn),材料開始汽化,構(gòu)成蒸氣。這些蒸氣的噴出速度很大,在蒸氣噴出的一起,在材料上構(gòu)成堵截。材料的汽化熱一般很大,所以激光汽化切開時(shí)需要很大的功率和功率密度。激光汽化切開多用于極薄金屬材料和非金屬材料(如紙、布、木材、塑料和橡皮等)的切開。
2)激光熔化切開
激光熔化切開時(shí),用激光加熱使金屬材料熔化,然后經(jīng)過與光束同軸的噴嘴噴吹非氧化性氣體(Ar、He、N等),依托氣體的健旺壓力使液態(tài)金屬排出,構(gòu)成堵截。激光熔化切開不需要使金屬?gòu)氐灼?,所需能量只需汽化切開的1/10。 激光熔化切開首要用于一些不易氧化的材料或活性金屬的切開,如不銹鋼、鈦、鋁及其合金等。
3)激光氧氣切開
激光氧氣切開原理類似于氧乙炔切開。它是用激光作為預(yù)熱熱源,用氧氣等活性氣體作為切開氣體。噴吹出的氣體一方面與切開金屬作用,發(fā)作氧化反應(yīng),放出許多的氧化熱;另一方面把熔融的氧化物和熔化物從反應(yīng)區(qū)吹出,在金屬中構(gòu)成堵截。由于切開進(jìn)程中的氧化反應(yīng)發(fā)作了許多的熱,所以激光氧氣切開所需要的能量?jī)H僅熔化切開的1/2,而切開速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激光汽化切開和熔化切開。 激光氧氣切開首要用于碳鋼、鈦鋼以及熱處理鋼等易氧化的金屬材料。 4)激光劃片與控制開裂
激光劃片是運(yùn)用高能量密度的激光在脆性材料的表面進(jìn)行掃描,使材料受熱蒸宣告一條小槽,然后施加一定的壓力,脆性材料就會(huì)沿小槽處裂開。激光劃片用的激光器一般為Q開關(guān)激光器和CO2激光器。
控制開裂是運(yùn)用激光刻槽時(shí)所發(fā)作的陡峭的溫度散布,在脆性材料中發(fā)作有些熱應(yīng)力,使材料沿小槽斷開。 激光切割的特征
激光切割與其他熱切開方法相比照,總的特征是切開速度快、質(zhì)量高。具體概括為如下幾個(gè)方面。
由于激光光斑小、能量密度高、切開速度快,因而激光切割可以獲得較好的切開質(zhì)量。
?、?激光切割堵截細(xì)窄,切縫兩端平行并且與表面筆直,切開零件的標(biāo)準(zhǔn)精度可達(dá)±0.05mm。
?、?切開表面亮光秀美,表面粗糙度只需幾十微米,乃至激光切割可以作為終究一道工序,無需機(jī)械加工,零部件可直接運(yùn)用。
?、?材料經(jīng)過激光切割后,熱影響區(qū)寬度很小,切縫附近材料的功用也幾乎不受影響,并且工件變形小,切開精度高,切縫的幾何形狀好,切縫橫截面形狀呈
現(xiàn)較為規(guī)矩的長(zhǎng)方形。激光切割、氧乙炔切開和等離子切開方法的比照見表1,切開材料為6.2mm厚的低碳鋼板。
由于激光的傳輸特性,激光切割機(jī)上一般配有多臺(tái)數(shù)控工作臺(tái),整個(gè)切開進(jìn)程可以全部完畢數(shù)控。操作時(shí),只需改動(dòng)數(shù)控程序,就可適用不一樣形狀零件的切開,既可進(jìn)行二維切開,又可完畢三維切開。
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