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激光切割机的各种切割方法

2020-08-30 11:46:33

激光切割是一种密度可控性好的无接触加工方式。激光束聚焦后形成具有量密度的光斑,应用于切割有许多特点。而激光切割主要有四种不同的切割方式,以便应对不同的情况。

熔化切割

在激光熔化切割中,工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下,所以该过程被称作激光熔化切割。

激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝,而气体本身不参于切割。激光熔化切割可以比气化切割的切割速度。气化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中,激光光束只被部分吸收。Z大切割速度随着激光功率的增加而增加,随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率的情况下,限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以无氧化切口。产生熔化但不到气化的激光功率密度,对于钢材料来说,在104W/cm2~105W/cm2之间。

汽化切割

在激光气化切割过程中,材料表面温度升至沸点温度的速度是如此之快,足以避免热传导造成的熔化,于是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹走。此情况下需要非常高的激光功率。

为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上,材料的厚度不要超过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在避免有熔化材料排除的情况下。该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。

该加工不能用于,像木材和某些陶瓷等,那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。另外,这些材料通常要达到更厚的切口。在激光气化切割中,Z优光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。激光功率和气化热对Z优焦点位置只有的影响。在板材厚度的情况下,Z大切割速度反比于材料的气化温度。所需的激光功率密度要大于108W/cm2,并且取决于材料、切割和光束焦点位置。在板材厚度的情况下,假设有足够的激光功率,Z大切割速度受到气体射流速度的限制。

控制断裂切割

对于容易受热破坏的脆性材料,通过激光束加热进行高速、可控的切断,称为控制断裂切割。这种切割过程主要内容是:激光束加热脆性材料小块区域,引起该区域大的热梯度和严重的机械变形,导致材料形成裂缝。只要保持均衡的加热梯度,激光束可引导裂缝在任何需要的方向产生。

氧化熔化切割(激光火焰切割)

熔化切割一般使用惰性气体,如果代之以氧气或其它活性气体,材料在激光束的照射下被点燃,与氧气发生激烈的化学反应而产生另一热源,使材料进一步加热,称为氧化熔化切割。

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