激光刀头的机械部分与工件无接触,在工作中不会对工件表面造成划伤;激光切割速度快,切口光滑平整,一般*后续加工;切割热影响区小,板材变形小,切缝窄(0.1~0.3);切口没**械应力,无剪切毛刺;加工精度高,重复性好,不损伤材料表面;数控编程,可加工任意的平面图,可以对幅面很大的整板切割,*开模具,经济省时。
与传统的板材加工方法相比,激光切割其具有高的切割质量(切口宽度窄、热影响区小、切口光洁) 、高的切割速度、高的柔性(可随意切割任意形状) 、广泛的材料适应性等优点。
激光切割可分为化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。
1、化切割
利用高能量密度的激光束加热工件,使温度迅速上升,在非常短的时间内达到材料的沸点,材料开始汽化,形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大,在蒸气喷出的同时,在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大,所以化切割时需要很大的功率和功率密度。
化切割多用于较薄金属材料和非金属材料(如纸、布、木材、塑料和橡皮等)的切割。
2、激光熔化切割
激光熔化切割时,用激光加热使金属材料熔化,然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体(Ar、He、N等),依靠气体的强大压力使液态金属排出,形成切口。激光熔化切割不需要使金属完全汽化,所需能量只有汽化切割的1/10。
激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割,如不锈钢、钛、铝及其合金等。
3、激光氧气切割
激光氧气切割原理类似于氧乙炔切割。它是用激光作为预热热源,用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用,发生氧化反应,放出大量的氧化热;另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出,在金属中形成切口。由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热,所以激光氧气切割所需要的能量只是熔化切割的1/2,而切割速度远远大于化切割和熔化切割。激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。
4、激光划片与控制断裂
激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描,使材料受热蒸发出一条小槽,然后施加一定的压力,脆性材料就会沿小槽处裂开。激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和CO2激光器。
控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布,在脆性材料中产生局部热应力,使材料沿小槽断开。
激光切割注意事项:
1.不锈钢:激光切割不锈钢需要氧气,边缘氧化也无所谓,氮气用于获得没有氧化和毛刺的边缘,因此不需要进一步处理。在板材表面涂上油膜可以得到较好的穿孔效果而不降低加工质量。
2.虽然铝:具有很高的反射率和导热性,但厚度小于6mm的铝可以切割,这取决于合金类型和激光能力。氧气切割时,切割面粗糙坚硬。使用氮气时,切割表面光滑。纯铝由于纯度高,很难切割,所以只安装在光纤激光切割机系统上
3.铜和黄铜:两种材料都有很高的反射率和非常好的导热性。厚度在1mm以下的黄铜可以用氮激光切割,厚度在2mm以下的铜可以切割,激光切割需要使用氧气作为加工气体。只有在系统上安装了“反射和吸收”装置,才能切割铜和黄铜。否则,反射会损坏光学元件。
激光切割过程中,利用高能高密度激光束对工件进行加热,使温度升高,材料在短时间内汽化成蒸汽。当蒸汽喷出时,将在材料中形成切口,从而实现切割效果。但一般材料的汽化热很大,所以材料表面温度上升到沸点温度的速度很快,可以避免热传导引起的熔化,于是部分材料蒸发成蒸汽消失,部分材料被气流从狭缝底部吹走作为喷出物。在这种情况下,需要非常高的激光功率。为了防止材料蒸汽在狭缝壁上凝结,材料的厚度不得大大**过激光束的直径。因此,机械加工仅适用于需要避免移除熔融材料的应用。激光汽化切割使用的材料一般包括很薄的金属材料和非金属材料。当板材厚度不变时,切削速度与材料的气化温度成反比。所需的激光功率密度大于108瓦/平方厘米,取决于材料、切割深度和光束聚焦位置。当板厚不变时,假设有足够的激光功率,切割速度受气体射流速度限制。
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