激光切割的主要工藝
1舵翘、汽化切割投沃。
在高功率密度激光束的加熱下间皮,材料表面溫度升至沸點溫度的速度是如此之快采璧,足以避免熱傳導(dǎo)造成的熔化,于是部分材料汽化成蒸汽消失罩音,部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣體流吹走馋顶。一些不能熔化的材料,如木材试旬、碳素材料和某些塑料就是通過這種汽化切割方法切割成形的麻彬。
汽化切割過程中,蒸汽隨身帶走熔化質(zhì)點和沖刷碎屑注寥,形成孔洞窍各。汽化過程中,大約40%的材料化作蒸汽消失廷蓉,而有60%的材料是以熔滴的形式被氣流驅(qū)除的全封。
2、熔化切割苦酱。
當(dāng)入射的激光束功率密度超過某一值后售貌,光束照射點處材料內(nèi)部開始蒸發(fā),形成孔洞疫萤。一旦這種小孔形成颂跨,它將作為黑體吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金屬壁所包圍扯饶,然后恒削,與光束同軸的輔助氣流把孔洞周圍的熔融材料帶走。隨著工件移動尾序,小孔按切割方向同步橫移形成一條切縫钓丰。激光束繼續(xù)沿著這條縫的前沿照射躯砰,熔化材料持續(xù)或脈動地從縫內(nèi)被吹走。
3携丁、氧化熔化切割琢歇。
熔化切割一般使用惰性氣體,如果代之以氧氣或其它活性氣體拿详,材料在激光束的照射下被點燃拭牌,與氧氣發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生另一熱源,稱為氧化熔化切割户克。具體描述如下:
(1)材料表面在激光束的照射下很快被加熱到燃點溫度方占,隨之與氧氣發(fā)生激烈的燃燒反應(yīng),放出大量熱量输僻。在此熱量作用下升院,材料內(nèi)部形成充滿蒸汽的小孔,而小孔的周圍為熔融的金屬壁所包圍春庇。
(2)燃燒物質(zhì)轉(zhuǎn)移成熔渣控制氧和金屬的燃燒速度匠借,同時氧氣擴(kuò)散通過熔渣到達(dá)點火前沿的快慢也對燃燒速度有很大的影響。氧氣流速越高猜逮,燃燒化學(xué)反應(yīng)和去除熔渣的速度也越快旭手。當(dāng)然,氧氣流速不是越高越好涉功,因為流速過快會導(dǎo)致切縫出口處反應(yīng)產(chǎn)物即金屬氧化物的快速冷卻汁掠,這對切割質(zhì)量也是不利的。
(3)氧化熔化切割過程存在著兩個熱源集币,即激光照射能和氧與金屬化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱能考阱。據(jù)估計,切割鋼時鞠苟,氧化反應(yīng)放出的熱量要占到切割所需全部能量的60%左右乞榨。與惰性氣體比較,使用氧作輔助氣體可獲得較高的切割速度当娱。
(4)在擁有兩個熱源的氧化熔化切割過程中吃既,如果氧的燃燒速度高于激光束的移動速度,割縫顯得寬而粗糙跨细。如果激光束移動的速度比氧的燃燒速度快鹦倚,則所得切縫狹而光滑。
4冀惭、控制斷裂切割震叙。
對于容易受熱破壞的脆性材料,通過激光束加熱進(jìn)行高速散休、可控的切斷媒楼,稱為控制斷裂切割出蛾。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,引起該區(qū)域大的熱梯度和嚴(yán)重的機(jī)械變形观哲,導(dǎo)致材料形成裂縫掏躬。只要保持均衡的加熱梯度,激光束可引導(dǎo)裂縫在任何需要的方向產(chǎn)生担戏。
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