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激光切割的主要特性
激光切割的主要工藝
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新聞動態 NEWS
激光切割的主要工藝
 
發布時間:2015-3-25 18:19:11
1、汽化切割。
  在高功率密度激光束的加熱下,材料表面溫度升至沸點溫度的速度是如此之快,足以避免熱傳導造成的熔化,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。一些不能熔化的材料,如木材、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。
  汽化切割過程中,蒸汽隨身帶走熔化質點和沖刷碎屑,形成孔洞。汽化過程中,大約40%的材料化作蒸汽消失,而有60%的材料是以熔滴的形式被氣流驅除的。
2、熔化切割。
  當入射的激光束功率密度超過某一值后,光束照射點處材料內部開始蒸發,形成孔洞。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。小孔被熔化金屬壁所包圍,然后,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,小孔按切割方向同步橫移形成一條切縫。激光束繼續沿著這條縫的前沿照射,熔化材料持續或脈動地從縫內被吹走。
3、氧化熔化切割。
  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,材料在激光束的照射下被點燃,與氧氣發生激烈的化學反應而產生另一熱源,稱為氧化熔化切割。具體描述如下:
(1)材料表面在激光束的照射下快速被加熱到燃點溫度,隨之與氧氣發生激烈的燃燒反應,放出大量熱量。在此熱量作用下,材料內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。
(2)燃燒物質轉移成熔渣控制氧和金屬的燃燒速度,同時氧氣擴散通過熔渣到達點火前沿的快慢也對燃燒速度有大影響。氧氣流速越高,燃燒化學反應和去除熔渣的速度也越快。當然,氧氣流速不是越高越好,因為流速過快會導致切縫出口處反應產物即金屬氧化物的快速冷卻,這對切割質量也是不利的。
(3)顯然,氧化熔化切割過程存在著兩個熱源,即激光照射能和氧與金屬化學反應產生的熱能。據估計,切割鋼時,氧化反應放出的熱量要占到切割所需全部能量的60%左右。明顯,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。
(4)在擁有兩個熱源的氧化熔化切割過程中,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。如果激光束移動的速度比氧的燃燒速度快,則所得切縫狹而光滑。
4、控制斷裂切割。
  對于容易受熱破壞的脆性材料,通過激光束加熱進行高速、可控的切斷,稱為控制斷裂切割。這種切割過程主要內容是:激光束加熱脆性材料小塊區域,引起該區域大的熱梯度和嚴重的機械變形,導致材料形成裂縫。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生。
  要注意的是,這種控制斷裂切割不適合切割銳角和角邊切縫。切割特大封閉外形也不容易獲得成功?刂茢嗔亚懈钏俣瓤,不需要太高的功率,否則會引起工件表面熔化,破壞切縫邊緣。其主要控制參數是激光功率和光斑尺寸大小。

 


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