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激光切割加工的原理是什么
作者:重庆不锈钢加工   时间:2020-11-14 17:17:45
  激光切割是用高功率密度的激光束扫描材料表面,在很短的时间内将材料加热到几千到几万摄氏度,熔化或汽化材料,然后用高压气体将熔化或汽化的材料吹离狭缝,从而达到切割材料的目的。在激光切割中,由于隐形光束代替了传统的机械刀,激光刀头的机械部分与工件没有接触,工作时不会划伤工作面;激光切割速度快,切口光滑平整,一般不需要后续加工;切割热影响区小,板材变形小,切割缝窄(0.1 ~ 0.3毫米);切口中没有机械应力和剪切毛刺;加工精度高,重复性好,不损伤材料表面;数控编程可以加工任意平面,切割出大宽度的整块板材,省时又经济。

  激光切割主要是CO2激光切割,用聚焦镜将CO2激光束聚焦在材料表面熔化材料,用与激光束同轴的压缩气体吹走熔化的材料,使激光束和材料沿一定轨迹相对运动,从而形成一定形状的狭缝。与其他方法相比,CO2激光切割技术具有明显的优势:(1)切割质量好。切口宽度窄(一般为0.1-0.5毫米),精度高(一般孔中心距误差为0.1-0.4毫米,轮廓尺寸误差为0.1-0.5毫米),切口表面粗糙度好(一般Ra为12.5-25m),切口无需再加工即可焊接。(2)切割速度快。例如,在2KW激光功率下,8毫米厚碳钢的切割速度为1.6米/分钟;2mm厚不锈钢的切削速度为3.5m/min,热影响区小,变形极小。(3)清洁、安全、无污染。操作人员的工作环境大大改善。当然,就精度和切口表面粗糙度而言,CO2激光切割不能超过电加工。就切割厚度而言,很难达到火焰和等离子切割的水平。

  CO2激光切割的几个关键技术:一是焦点位置控制技术。聚焦透镜的焦深越小,焦斑直径越小,因此控制焦点相对于待切割材料表面的位置非常重要。另一个是切割和打孔技术。任何一种热切割技术,除了少数情况,都可以从板材的边缘开始,一般都需要在板材上打一个小孔。早些时候,在激光冲压复合机上用打孔机打孔,然后用激光从小孔中切割出来。第三,喷嘴设计和气流控制技术。当用激光切割钢时,氧气和聚焦激光束通过喷嘴发射到待切割的材料上,从而形成气流。对气流的基本要求是进入切割气体流量要大,速度要高,以便足够的氧化能使切割材料充分进行放热反应;同时,有足够的动量吹出熔化的材料。

  激光切割工艺有很多种,其中熔化切割是使入射激光束的功率密度超过一定值,使材料内部在光束照射点开始蒸发并形成孔洞;汽化切割是用高功率密度的激光束来避免热传导引起的熔化,使一些材料蒸发成蒸汽而消失;氧化熔化切割是指材料在激光束的照射下被点燃,与氧气发生剧烈反应,产生另一种热源;对于易受热破坏的脆性材料,通过激光束加热进行高速可控切割,在该区域产生较大的热梯度和严重的机械变形,导致材料产生裂纹,称为可控断裂切割。

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