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激光切割加工的主要工藝分類及說明

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摘要: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,于是部分材料氣化成蒸汽消失,部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣體流吹走。激光切割的溫度超過11000℃,足以使任何材料氣化,因此在激光切割時。除熔化外,氣化也起著重要的作用。有些材料(例如碳和某些陶瓷)的激光切割過程則純屬氣化過程。
 
激光切割加工的主要工藝分類及說明
 
l、氣化激光切割加工。
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,于是部分材料氣化成蒸汽消失,部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣體流吹走。激光切割的溫度超過11000℃,足以使任何材料氣化,因此在激光切割時。除熔化外,氣化也起著重要的作用。有些材料(例如碳和某些陶瓷)的激光切割過程則純屬氣化過程。
2、熔化激光切割加工。
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媽蒸發,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、氧化熔化激光切割加工。
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。
4、控制斷裂激光切割加工
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。
CO2激光切割加工: 激光切割主要是CO2激光切割,CO2激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化,同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料,并使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動,從而形成一定形狀的切縫。CO2激光切割技術比其他方法的明顯優點是:
(1)切割質量好。切口寬度窄(一般為0.1--0.5mm)、精度高(一般孔中心距誤差0.1--0.4mm,輪廓尺寸誤差0.1--0.5mm)、切口表面粗糙度好(一般Ra為12.5--25μm),切縫一般不需要再加工即可焊接。
(2)切割速度快。例如采用2KW激光功率,8mm厚的碳鋼切割速度為1.6m/min;2mm厚的不銹鋼切割速度為3.5m/min,熱影響區小,變形極小。
(3)清潔、安全、無污染。大大改善了操作人員的工作環境。當然就精度和切口表面粗糙度而言,CO2激光切割不可能超過電加工;就切割厚度而言難以達到火焰和等離子切割的水平。但是就以上顯著的優點足以證明:CO2激光切割已經和正在取代一部分傳統的切割工藝方法,特別是各種非金屬材料的切割。它是發展迅速,應用日益廣泛的一種先進加工方法。
九十年代以來,由于我國社會主義市場經濟的發展,企業間競爭激烈,每個企業必須根據自身條件正確選擇某些先進制造技術以提高產品質量和生產效率。因此CO2激光切割加工技術在我國獲得了較快的發展。
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