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        激光切割的四種方式

        時間:2017-03-09 08:46  閱讀:985

        融化切割

        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。因為材料的轉移只發生在其液態情況下,所以該過程被稱作激光熔化切割。 

        激光光束配上高純惰性切割氣體促使熔化的材料離開割縫,而氣體本身不參于切割。激光熔化切割可以得到比氣化切割更高的切割速度。氣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。最大切割速度隨著激光功率的增加而增加,隨著板材厚度的增加和材料熔化溫度的增加而幾乎反比例地減小。在激光功率一定的情況下,限制因數就是割縫處的氣壓和材料的熱傳導率。激光熔化切割對于鐵制材料和鈦金屬可以得到無氧化切口。產生熔化但不到氣化的激光功率密度,對于鋼材料來說,在104W/cm2~105 W/cm2之間。

        氣化切割

        在激光氣化切割過程中,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用在必須避免有熔化材料排除的情況下。該加工實際上只用于鐵基合金很小的使用領域。 

        該加工不能用于,像木材和某些陶瓷等,那些沒有熔化狀態因而不太可能讓材料蒸氣再凝結的材料。另外,這些材料通常要達到更厚的切口。在激光氣化切割中,最優光束聚焦取決于材料厚度和光束質量。激光功率和氣化熱對最優焦點位置只有一定的影響。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于108W/cm2,并且取決于材料、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射流速度的限制。 

        控制斷裂切割

        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。 

        氧化熔斷切割 

        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燃,與氧氣發生激烈的化學反應而產生另一熱源,使材料進一步加熱,稱為氧化熔化切割。 

        由于此效應,對于相同厚度的結構鋼,采用該方法可得到的切割速率比熔化切割要高。另一方面,該方法和熔化切割相比可能切口質量更差。實際上它會生成更寬的割縫、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)??梢允褂妹}沖模式的激光來限制熱影響,激光的功率決定切割速度。在激光功率一定的情況下,限制因數就是氧氣的供應和材料的熱傳導率。
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