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分析四種常用激光切割加工方式

激光加工技術是利用激光束與物質相互作用的特性,對材料(包括金屬與非金屬)進行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門加工技術。

?分析四種常用激光切割加工方式的圖片

一、熔化切割
在激光熔化切割中,工件局部熔化后,熔化的材料通過氣流噴出。由于材料的轉移只發生在其液態條件下,所以這個過程叫做激光熔化切割。
激光熔化切割時,當然是將材料加熱到一定溫度下熔化,然后通過與光束同軸的噴嘴噴射非氧化氣體,利用氣體壓力排出液態金屬形成切口。
激光熔化切割所需能量僅為蒸發切割的1/10,無需完全蒸發金屬。激光熔化切割可以獲得鐵材料和鈦金屬的無氧化切口,產生熔化但不能氣化的激光功率密度,對于鋼材料,在104W/cm2~105W/cm2之間。
二、汽化切割
在激光汽化切割過程中,使用的高能高密度激光束對工件進行加熱,使溫度升高,并使材料在短時間內蒸化成蒸汽,當這些蒸汽噴出時,就會在材料上形成切口,從而達到切割效果。
但普通材料蒸化的熱量較大,因此材料表面溫度升至沸點溫度的速度如此之快,足以避免熱傳導引起的熔化,因此部分材料蒸化成蒸汽消失,部分材料作為噴射物從切縫底部被輔助氣體吹走。
在這種情況下,需要很高的激光功率,為防止材料蒸汽凝結在切縫壁上,材料的厚度一定不能大大超過激光束的直徑,這種加工方法只適用于在必須避免有熔融材料被排除的情況下,激光汽化切割所用的材料一般有極薄的金屬材料和非金屬材料。
當板材厚度一定時,最大切割速度與材料的氣化溫度反比。所需的激光密度大于板材料的氣化溫度要大于108W/cm,最大切割速度取決于板材的切割速度。
三、控制斷裂切割
對易受熱損壞的脆性材料,采用激光束加熱高速、可控制的切割方式,稱為控制斷裂切割,這一切割過程的主要內容是:激光束加熱脆性材料的小塊區域,造成該區域的大熱梯度和嚴重的機械變形,造成材料開裂。激光束可以引導裂縫在任何需要的方向產生,只要保持平衡的加熱梯度。這類切常采用脆性材料。
四、氧化熔化切割(激光火焰切割)
熔化切割一般使用惰性氣體,如果用氧氣或其他活性氣體代替,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,產生另一個熱源,使材料進一步加熱,稱為氧化熔化切割,由于這種效應,對于相同厚度的結構鋼,通過這種方法可以獲得比熔化切割更高的切割速度。
另一方面,與熔化切割相比,該方法的切割質量可能更差。事實上,它會產生更寬的切割縫、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不好(有燒尖角的危險)。
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