激光切割是一種高能量、密度可控性好的無接觸加工方式。激光束聚焦後形成具有高能量密度的光斑,應用於(yu) 切割有許多特點。而激光切割主要有四種不同的切割方式,以便應對不同的情況。
熔化切割
熔化切割在激光熔化切割中,工件被局部熔化後借助氣流把熔化的材料噴射出去。因為(wei) 材料的轉移隻發生在其液態情況下,所以該過程被稱作激光熔化切割。激光熔化切割時,當然是將材質加熱到一定的溫度下熔化,然後通過與(yu) 光束同軸的噴嘴噴吹非氧化性氣體(ti) ,利用氣體(ti) 的壓力使液態金屬排出,形成切口。激光熔化切割所需能量隻有汽化切割的1/10,不需要使金屬完全汽化。激光熔化切割對於(yu) 鐵質材料和鈦金屬可以得到無氧化切口。產(chan) 生熔化但不到氣化的激光功率密度,對於(yu) 鋼材料來說,在 104W/cm2~105 W/cm2 之間。
汽化切割
汽化切割激光汽化切割過程中,利用的高能量高密度的激光束對工件進行加熱,使溫度上升,並且在很短的時間內(nei) 讓材質汽化成蒸汽,當這些蒸汽噴出的時候就會(hui) 在材料上形成一道切口,這樣就達成了切割效果。但是一般材料汽化的熱很大,所以材料表麵溫度升至沸點溫度的速度是如此之快,足以避免熱傳(chuan) 導造成的熔化,於(yu) 是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作為(wei) 噴出物從(cong) 切縫底部被輔助氣體(ti) 流吹走。此情況下需要非常高的激光功率。為(wei) 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。該加工因而隻適合於(yu) 應用在必須避免有熔化材料排除的情況下。激光汽化切割使用的材料一般有極薄金屬材料和非金屬材料。在板材厚度一定的情況下,最大切割速度反比於(yu) 材料的氣化溫度。所需的激光功率密度要大108W/cm2,並且取決(jue) 於(yu) 材料、切割深度和光束焦點位置。在板材厚度一定的情況下,假設有足夠的激光功率,最大切割速度受到氣體(ti) 射流速度的限製。
氧化熔化切割
氧化熔化切割(激光火焰切割)熔化切割一般使用惰性氣體(ti) ,如果代之以氧氣或其它活性氣體(ti) ,材料在激光束的照射下被點燃,與(yu) 氧氣發生激烈的化學反應而產(chan) 生另一熱源,使材料進一步加熱,稱為(wei) 氧化熔化切割。由於(yu) 此效應,對於(yu) 相同厚度的結構鋼,采用該方法可得到的切割速率比熔化切割要高。另一方麵,該方法和熔化切割相比可能切口質量更差。實際上它會(hui) 生成更寬的割縫、明顯的粗糙度、增加的熱影響區和更差的邊緣質量。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)。
控製斷裂切割
控製斷裂切割對於(yu) 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(wei) 控製斷裂切割。這種切割過程主要內(nei) 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(yan) 重的機械變形,導致材料形成裂縫。隻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(chan) 生。這種切割一般使用的材質是脆性材料。
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