激光切割的四種方式
【編者按】利用高能量密度的激光束加熱工件熄驼,使溫度迅速上升像寒,在非常短的時間內(nèi)達到材料的沸點,材料開始汽化瓜贾,形成蒸氣会贝。這些蒸氣的噴出速度很大,在蒸氣噴出的同時囱叼,在材料上形成切口烂多。隨著眼前儲罐行業(yè)的不斷發(fā)展明殊,越來越多的行業(yè)和企業(yè)運用到激光切割(3張) 了儲罐沟乘,越來越多的企業(yè)進入到了儲罐行業(yè),但是蹄警,由于降低了后續(xù)工藝處理的成本伟铸,所以,在大生產(chǎn)中采用這種設備還是可行的覆首。
1厘沉、熔化切割
在激光熔化切割中,工件被局部熔化后借助氣流把熔化的材料噴射出去亦蟋。因為材料的轉移只發(fā)生在其液態(tài)情況下护丢,所以該過程被稱作激光熔化切割。
激光光束配上高純惰性切割氣體促使熔化的材料離開割縫纲盟,而氣體本身不參于切割砂沛。激光熔化切割可以得到比氣化切割更高的切割速度烫扼。氣化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中碍庵,激光光束只被部分吸收映企。最大切割速度隨著激光功率的增加而增加,隨著板材厚度的增加和材料熔化溫度的增加而幾乎反比例地減小静浴。在激光功率一定的情況下堰氓,限制因數(shù)就是割縫處的氣壓和材料的熱傳導率。激光熔化切割對于鐵制材料和鈦金屬可以得到無氧化切口苹享。產(chǎn)生熔化但不到氣化的激光功率密度双絮,對于鋼材料來說,在104W/cm2~105 W/cm2之間得问。
2掷邦、汽化切割
在激光氣化切割過程中,材料表面溫度升至沸點溫度的速度是如此之快椭赋,足以避免熱傳導造成的熔化抚岗,于是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣體流吹走哪怔。此情況下需要非常高的激光功率研矗。
為了防止材料蒸氣冷凝到割縫壁上,材料的厚度一定不要大大超過激光光束的直徑夷硅。該加工因而只適合于應用在必須避免有熔化材料排除的情況下芒浪。該加工實際上只用于鐵基合金很小的使用領域。
該加工不能用于氢滋,像木材和某些陶瓷等谦牛,那些沒有熔化狀態(tài)因而不太可能讓材料蒸氣再凝結的材料。另外价忙,這些材料通常要達到更厚的切口住建。在激光氣化切割中,最優(yōu)光束聚焦取決于材料厚度和光束質(zhì)量皮围。激光功率和氣化熱對最優(yōu)焦點位置只有一定的影響逆辐。在板材厚度一定的情況下,最大切割速度反比于材料的氣化溫度捏裂。所需的激光功率密度要大于108W/cm2唧尊,并且取決于材料、切割深度和光束焦點位置吩屹。在板材厚度一定的情況下跪另,假設有足夠的激光功率,最大切割速度受到氣體射流速度的限制。
3免绿、控制斷裂切割
對于容易受熱破壞的脆性材料徙鱼,通過激光束加熱進行高速、可控的切斷针姿,稱為控制斷裂切割袱吆。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)域大的熱梯度和嚴重的機械變形距淫,導致材料形成裂縫绞绒。只要保持均衡的加熱梯度,激光束可引導裂縫在任何需要的方向產(chǎn)生榕暇。
4蓬衡、氧化熔化切割(激光火焰切割)
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彤枢,材料在激光束的照射下被點燃狰晚,與氧氣發(fā)生激烈的化學反應而產(chǎn)生另一熱源,使材料進一步加熱须彼,稱為氧化熔化切割乒萝。
由于此效應,對于相同厚度的結構鋼司箫,采用該方法可得到的切割速率比熔化切割要高想预。另一方面,該方法和熔化切割相比可能切口質(zhì)量更差绕众。實際上它會生成更寬的割縫瞪卜、明顯的粗糙度、增加的熱影響區(qū)和更差的邊緣質(zhì)量姆已。激光火焰切割在加工精密模型和尖角時是不好的(有燒掉尖角的危險)畴文。可以使用脈沖模式的激光來限制熱影響急响,激光的功率決定切割速度删猿。在激光功率一定的情況下,限制因數(shù)就是氧氣的供應和材料的熱傳導率鸭僧。
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