一、激光切割的主要特性
1漓客、激光切割的切縫窄瞄邪,工件變形小。
激光束聚焦成很小的光點簇抵,使焦點處達(dá)到很高的功率密度庆杜。這時光束輸入的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過被材料反射、傳導(dǎo)或擴(kuò)散的部分碟摆,材料很快加熱至汽化程度晃财,蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動典蜕,使孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫断盛。切邊受熱影響很小,基本沒有工件變形愉舔。
切割過程中還添加與被切材料相適合的輔助汽體钢猛。鋼切割時利用氧作為輔助汽體與熔融金屬產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)氧化材料,同時幫助吹走割縫內(nèi)的熔渣轩缤。切割聚丙烯一類塑料使用壓縮空氣命迈,棉、紙等易燃材料切割使用惰性汽體典奉。進(jìn)入噴嘴的輔助汽體還能冷卻聚焦透鏡躺翻,防止煙塵進(jìn)入透鏡座內(nèi)污染鏡片并導(dǎo)致鏡片過熱。
大多數(shù)有機(jī)與無機(jī)材料都可以用激光切割。在工業(yè)制造系統(tǒng)占有份量很重的金屬加工業(yè)真葱,許多金屬材料宴忱,不管它是什么樣的硬度,都可以進(jìn)行無變形切割讨砍。當(dāng)然巾妇,對高反射率材料,如金佩讨、銀哥甲、銅和鋁合金,它們也是好的傳熱導(dǎo)體把毒,因此激光切割很困難裹耗,甚至不能切割。
激光切割無毛刺徽捶、皺折痘宋、精度高,優(yōu)于等離子切割淡箱。對許多機(jī)電制造行業(yè)來說塌瑞,由于微機(jī)程序控制的現(xiàn)代激光切割系統(tǒng)能方便切割不同形狀與尺寸的工件,它往往比沖切蛔六、模壓工藝更被優(yōu)先選用荆永;盡管它加工速度還慢于模沖,但它沒有模具消耗国章,無須修理模具具钥,還節(jié)約更換模具時間,從而節(jié)省了加工費(fèi)用液兽,降低了生產(chǎn)成本氓拼,所以從總體上考慮是更合算的。
2抵碟、激光切割是一種高能量、密度可控性好的無接觸加工坏匪。
激光束聚焦后形成具有極強(qiáng)能量的很小作用點拟逮,把它應(yīng)用于切割有許多特點。首先适滓,激光光能轉(zhuǎn)換成驚人的熱能保持在極小的區(qū)域內(nèi)敦迄,可提供(1)狹的直邊割縫;(2)最小的鄰近切邊的熱影響區(qū)番恭;(3)極小的局部變形奖岛。其次,激光束對工件不施加任何力,它是無接觸切割工具淑储,這就意味著(1)工件無機(jī)械變形帘缤;(2)無刀具磨損,也談不上刀具的轉(zhuǎn)換問題俏堆;(3)切割材料無須考慮它的硬度憋屑,也即激光切割能力不受被切材料的硬度影響,任何硬度的材料都可以切割篡呆。再次汽后,激光束可控性強(qiáng),并有高的適應(yīng)性和柔性摇龟,因而(1)與自動化設(shè)備相結(jié)合很方便两胃,容易實現(xiàn)切割過程自動化;(2)由于不存在對切割工件的限制遮乾,激光束具有無限的仿形切割能力专肪;(3)與計算機(jī)結(jié)合,可整張板排料渤愁,節(jié)省材料牵祟。
3、激光切割具有廣泛的適應(yīng)性和靈活性抖格。
與其它常規(guī)加工方法相比诺苹,激光切割具有更大的適應(yīng)性。
首先雹拄,與其他熱切割方法相比收奔,同樣作為熱切割過程,別的方法不能象激光束那樣作用于一個極小的區(qū)域滓玖,結(jié)果導(dǎo)致切口寬坪哄、熱影響區(qū)大和明顯的工件變形。激光能切割非金屬势篡,而其它熱切割方法則不能翩肌。
二、激光切割的主要工藝
1禁悠、汽化切割
在高功率密度激光束的加熱下念祭,材料表面溫度升至沸點溫度的速度是如此之快,足以避免熱傳導(dǎo)造成的熔化撤筐,于是部分材料汽化成蒸汽消失裙系,部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣體流吹走
2、熔化切割
當(dāng)入射的激光束功率密度超過某一值后午伍,光束照射點處材料內(nèi)部開媽蒸發(fā)眼膊,形成孔洞绪樊。一旦這種小孔形成,它將作為黑體吸收所有的入射光束能量舆鸿。小孔被熔化金屬壁所包圍藐篡,然后,與光束同軸的輔助氣流把孔洞周圍的熔融材料帶走惕衩。隨著工件移動挨伯,小孔按切割方向同步橫移形成一條切縫。激光束繼續(xù)沿著這條縫的前沿照射协超,熔化材料持續(xù)或脈動地從縫內(nèi)被吹走履绎。
3、氧化熔化切割
熔化切割一般使用惰性氣體雕什,如果代之以氧氣或其它活性氣體缠俺,材料在激光束的照射下被點燃,與氧氣發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生另一熱源贷岸,稱為氧化熔化切割
4壹士、控制斷裂切割
對于容易受熱破壞的脆性材料,通過激光束加熱進(jìn)行高速偿警、可控的切斷躏救,稱為控制斷裂切割。這種切割過程主要內(nèi)容是:激光束加熱脆性材料小塊區(qū)域螟蒸,引起該區(qū)域大的熱梯度和嚴(yán)重的機(jī)械變形盒使,導(dǎo)致材料形成裂縫。只要保持均衡的加熱梯度七嫌,激光束可引導(dǎo)裂縫在任何需要的方向產(chǎn)生
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