激光切割的性能及應(yīng)用
一、激光切割的主要特性。
1攀驶、激光切割的切縫窄,工件變形小京嗽。
激光束聚焦成很小的光點镰对,使焦點處達(dá)到很高的功率密度。這時光束輸入的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過被材料反射墨叛、傳導(dǎo)或擴(kuò)散的部分止毕,材料很快加熱至汽化程度,蒸發(fā)形成孔洞巍实。隨著光束與材料相對線性移動滓技,使孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫哩牍。切邊受熱影響很小,基本沒有工件變形令漂。
切割過程中還添加與被切材料相適合的輔助汽體膝昆。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)的熔渣叠必。切割聚丙烯一類塑料使用壓縮空氣荚孵,棉、紙等易燃材料切割使用惰性汽體纬朝。進(jìn)入噴嘴的輔助汽體還能冷卻聚焦透鏡收叶,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共苛。在工業(yè)制造系統(tǒng)占有份量很重的金屬加工業(yè)判没,許多金屬材料,不管它是什么樣的硬度氢莫,都可以進(jìn)行無變形切割钳生。當(dāng)然,對高反射率材料邦擎,如金孕称、銀、銅和鋁合金僧逞,它們也是好的傳熱導(dǎo)體酝遇,因此激光切割很困難,甚至不能切割杏蟋。
激光切割無毛刺驳芙、皺折、精度高购廊,優(yōu)于等離子切割岳舔。對許多機(jī)電制造行業(yè)來說笔碌,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刃镶,它往往比沖切、模壓工藝更被優(yōu)先選用甚脉;盡管它加工速度還慢于模沖丸升,但它沒有模具消耗,無須修理模具牺氨,還節(jié)約更換模具時間狡耻,從而節(jié)省了加工費用,降低了生產(chǎn)成本猴凹,所以從總體上考慮是更合算的夷狰。
2岭皂、激光切割是一種高能量、密度可控性好的無接觸加工沼头。
激光束聚焦后形成具有極強(qiáng)能量的很小作用點爷绘,把它應(yīng)用于切割有許多特點。首先进倍,激光光能轉(zhuǎn)換成驚人的熱能保持在極小的區(qū)域內(nèi)土至,可提供(1)狹的直邊割縫;(2)最小的鄰近切邊的熱影響區(qū)猾昆;(3)極小的局部變形陶因。其次,激光束對工件不施加任何力帅珍,它是無接觸切割工具忠牛,這就意味著(1)工件無機(jī)械變形;(2)無刀具磨損司报,也談不上刀具的轉(zhuǎn)換問題稼崎;(3)切割材料無須考慮它的硬度,也即激光切割能力不受被切材料的硬度影響轿白,任何硬度的材料都可以切割清农。再次,激光束可控性強(qiáng)罢摧,并有高的適應(yīng)性和柔性栽寄,因而(1)與自動化設(shè)備相結(jié)合很方便,容易實現(xiàn)切割過程自動化拆聋;(2)由于不存在對切割工件的限制纤耐,激光束具有無限的仿形切割能力;(3)與計算機(jī)結(jié)合懒披,可整張板排料助被,節(jié)省材料。
3切诀、激光切割具有廣泛的適應(yīng)性和靈活性揩环。
與其它常規(guī)加工方法相比,激光切割具有更大的適應(yīng)性幅虑。
首先丰滑,與其他熱切割方法相比,同樣作為熱切割過程倒庵,別的方法不能象激光束那樣作用于一個極小的區(qū)域褒墨,結(jié)果導(dǎo)致切口寬、熱影響區(qū)大和明顯的工件變形擎宝。激光能切割非金屬郁妈,而其它熱切割方法則不能浑玛。
二、激光切割的主要工藝噩咪。
1锄奢、汽化切割。
在高功率密度激光束的加熱下剧腻,材料表面溫度升至沸點溫度的速度是如此之快工划,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占找,部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣體流吹走恒左。
2、熔化切割络务。
當(dāng)入射的激光束功率密度超過某一值后蔬旋,光束照射點處材料內(nèi)部開媽蒸發(fā),形成孔洞怠鲜。一旦這種小孔形成哩疲,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坦庸,然后梨脖,與光束同軸的輔助氣流把孔洞周圍的熔融材料帶走。隨著工件移動湃杏,小孔按切割方向同步橫移形成一條切縫屎螟。激光束繼續(xù)沿著這條縫的前沿照射,熔化材料持續(xù)或脈動地從縫內(nèi)被吹走迄埃。
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