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激光切割的分類

關注:202 發表時間:2017-06-10 09:52:39

激光切割可以使用輔助氣體來幫助去除熔化或氣化的材料,也可以不使用輔助氣體。根據采用的輔助氣體的不同,激光切割可分為:氣化切割、熔化切割、氧化助熔切割和控制斷裂切割四類。

1)氣化切割。利用高能量密度的激光束加熱工件,使材料表面溫度迅速上升,在非常短的時間內達到材料的沸點,足以避免熱傳導造成的熔化,材料開始氣化,部分材料氣化成蒸汽而消失。這些蒸汽的噴出速度很快,在蒸氣噴出的同時,部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣體流吹走,在材料上形成切口。一些不能熔化的材料,如木材、碳素材料和某些塑料等就是用這種方法切割形成的。激光氣化切割多用于極薄金屬材料和非金屬材料的切割。

2)熔化切割。用激光束加熱使金屬材料熔化,當入射的激光束功率密度超過某一值后,光束照射處,材料內部開始蒸發,形成孔洞。隨著工件移動,這些小孔按切割方向同步橫移,形成一條切口。激光束繼續沿著切口的前沿照射,熔化材料持續或脈動的從切口內被吹走。激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金屬的切割,如不銹鋼、鈦、鋁及其合金等。

3)氧化助熔切割。用激光作為預熱熱源,用氧氣或其他活性氣體作為切割氣體。噴吹出的氣體一方面與切割金屬發生作用,發生氧化反應,放出大量的氧化熱;另一方面吧熔融的氧化物和熔化物從反應區吹出,在金屬中形成切口。

氧化助熔切割的基本原理可闡述如下:

①用氧氣或其他活性氣體,材料表面在激光照射下很快被加熱到燃點溫度,與氧氣激烈的燃燒反應,在此熱量作用下,材料內部形成充滿蒸汽的小孔。

②燃燒物質轉移成熔渣控制氧和金屬的燃燒速度,氧氣流速越高,燃燒化學反應和去除熔渣的速度越快。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,這對切割質量是不利的。

③氧化助熔切割過程存在著兩個熱源,即激光照射和氧氣與金屬化學反應產生的熱能。

④擁有兩個熱源的氧化助熔切割過程中,如果氧的燃燒速度高于激光束的移動速度,切口顯得寬而粗糙,如果激光束移動的速度比氧的燃燒速度快,所得切縫窄而光滑。

4)控制斷裂切割。對于容易受熱破壞的脆性材料,利用高能量密度的激光束在脆性材料的表面進行掃描,使材料受熱蒸發出一條小槽,然后施加一定的壓力,通過激光束加熱進行高速、可控的切斷,脆性材料就會沿小槽處裂開。這種切割過程的原理主要是激光束加熱脆性材料局部區域,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。

控制斷裂是利用激光刻槽時所產生的陡峭的溫度分布,在脆性材料中產生局部熱應力,使材料沿小槽裂開。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。切割較大封閉外形也不容易獲得成功





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