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激光切割加工技術的工作原理

文章出處:www.ehwbpn.live 作者:尊信激光切割人氣: 發表時間:2018-04-27 16:04

  激光切割加工技術的工作原理

  下面是濟南激光切割小編總結整理的:激光切割加工技術的工作原理:

  1、激光加工的優點

  由于激光所具有的特點,使得激光切割加工具有一些其它方法所不具有的優點:

  (1)激光加工是一種非接觸加工,加工過程中無“刀具”磨損、無“切削力”作用于工件。

  (2)激光可以對多種金屬、非金屬進行加工,特別是可以加工高硬度、高脆性、高熔點的材料。

  (3)激光加工過程中,激光束能量密度高,加工速度快,并且局部加工,對非激光照射部位沒有或影響極小。因此,其熱影響區域小,工件熱變形小,后續加工量小。

  (4)它可以透過對加工用激光呈現透明的介質對密閉容器內的工件進行加工。

  (5)由于激光束易于導向、聚焦,極易與數控系統配合,對復雜工件進行加工,因此它是一種極為靈活的加工方法。

  (6)激光加工速度快,生產效率高,質量穩定可靠,具有良好的社會效益和經濟效益。

  2、激光切割的本質

  高能聚焦光斑是激光切割的能量基礎,在此基礎上大型激光切割又可分為汽化切割、熔化切割、氧化熔化切割和控制斷裂切割幾種,具體如下:

  (1)汽化切割:汽化切割的切割原理是在高功率密度激光束加熱下,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,于是部分材料汽化作為蒸汽逸去,部分材料作為噴出物從切縫底部補助氣流吹走。這種切割機制大約需要1000萬W/c㎡左右的功率密度。

  (2)熔化切割:熔化切割的切割原理是當入射的激光束功率密度超過某一閉值后,光束照射點處材料內部開始蒸發,形成孔洞。一旦這種小孔形成,它將作為黑體吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金屬壁所包圍,然后與光束同軸的輔助氣流把孔洞周圍的熔融材料驅除、帶走。這種切割機制大約需要100萬W/c㎡,左右的功率密度,一般使用惰性氣體作為輔助氣體。

  (3)氧化熔化切割:氧化熔化切割就是在上述熔化切割中使用氧氣等活性氣體來代替惰性氣體,但這種切割機制比熔化切割復雜。

  (4)控制斷裂切割:控制斷裂切割主要就用于脆性材料的切割,即通過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。

  3、激光切割的主要特性

  (1)激光切割的切縫窄、工件變形小,小聚焦光斑小于0.1mm,切縫寬度0.1~0.4mm。

  (2)大型激光切割加工是一種高能量密度的可控性良好的無接觸加工,擁有狹的直邊割縫,極小的局部變形,且具有無限的仿形能力。

  (3)激光切割具有普應性:先,與其它熱切割方法相比,激光不但能切割金屬,而且能切割非金屬。其次,與機械沖壓、剪、鋸切加工相比,激光切割不會產生刀刃變形、模具損耗以及浪費材料等費用。再次,與水切割加工相比激光切割具有較低的運轉費用,與線切割(電火花)加工相比激光切割具有高出幾個數量級的切割速度和切割效率。

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