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激光切割機(jī)常用的四種激光切割加工
2021-01-19
激光切割是一種高能量、密度可控性好的無接觸加工方式。激光束聚焦后形成具有高能量密度的光斑，應(yīng)用于切割有許多特點(diǎn)。而激光切割主要有四種不同的切割方式，以便應(yīng)對(duì)不同的情況。
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。因?yàn)椴牧系霓D(zhuǎn)移只發(fā)生在其液態(tài)情況下，所以該過程被稱作激光熔化切割。激光熔化切割時(shí)，當(dāng)然是將材質(zhì)加熱到一定的溫度下熔化，然后通過與光束同軸的噴嘴噴吹非氧化性氣體，利用氣體的壓力使液態(tài)金屬排出，形成切口。激光熔化切割所需能量只有汽化切割的1/10，不需要使金屬完全汽化。激光熔化切割對(duì)于鐵質(zhì)材料和鈦金屬可以得到無氧化切口。產(chǎn)生熔化但不到氣化的激光功率密度，對(duì)于鋼材料來說，在 104W/cm2～105 W/cm2 之間。
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(duì)工件進(jìn)行加熱，使溫度上升，并且在很短的時(shí)間內(nèi)讓材質(zhì)汽化成蒸汽，當(dāng)這些蒸汽噴出的時(shí)候就會(huì)在材料上形成一道切口，這樣就達(dá)成了切割效果。但是一般材料汽化的熱很大，所以材料表面溫度升至沸點(diǎn)溫度的速度是如此之快，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，部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣體流吹走。此情況下需要非常高的激光功率。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。該加工因而只適合于應(yīng)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，最大切割速度反比于材料的氣化溫度。所需的激光功率密度要大108W/cm2，并且取決于材料、切割深度和光束焦點(diǎn)位置。在板材厚度一定的情況下，假設(shè)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。
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，材料在激光束的照射下被點(diǎn)燃，與氧氣發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生另一熱源，使材料進(jìn)一步加熱，稱為氧化熔化切割。由于此效應(yīng)，對(duì)于相同厚度的結(jié)構(gòu)鋼，采用該方法可得到的切割速率比熔化切割要高。另一方面，該方法和熔化切割相比可能切口質(zhì)量更差。實(shí)際上它會(huì)生成更寬的割縫、明顯的粗糙度、增加的熱影響區(qū)和更差的邊緣質(zhì)量。激光火焰切割在加工精密模型和尖角時(shí)是不好的（有燒掉尖角的危險(xiǎn)）。
控制斷裂切割對(duì)于容易受熱破壞的脆性材料，通過激光束加熱進(jìn)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(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(yán)重的機(jī)械變形，導(dǎo)致材料形成裂縫。只要保持均衡的加熱梯度，激光束可引導(dǎo)裂縫在任何需要的方向產(chǎn)生。這種切割一般使用的材質(zhì)是脆性材料。
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