激光切割加工的原理是什麽?

發布者: 發布時間:2012/5/17 17:08:54 閱讀:次 【字體:

激光切割是利用高功率密度的激光束掃描過材料表麵,在極短時間內將材料加熱到幾千至上萬攝氏度,使材料熔化或氣化,再用高壓氣體將熔化或氣化物質從切縫中吹走,達到切割材料的目的。激光切割,由於是用不可見的光束代替了傳統的機械刀,激光刀頭的機械部分與工作無接觸,在工作中不會對工作表麵造成劃傷;激光切割速度快,切口光滑平整,一般無需後續加工;切割熱影響區小,板材變形小,切縫窄(0.1mm~0.3mm);切口沒有機械應力,無剪切毛刺;加工精度高,重複性好,不損傷材料表麵;數控編程,可加工任意的平麵圖,可以對幅麵很大的整板切割,無需開模具,經濟省時。
        激光切割主要是CO2激光切割,CO2激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表麵使材料熔化,同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料,並使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動,從而形成一定形狀的切縫。CO2激光切割技術比其他方法的明顯優點是:(1)切割質量好。切口寬度窄(一般為0.1- -0.5mm)、精度高(一般孔中心距誤差0.1-0.4mm,輪廓尺寸誤差0.1-0.5mm)、切口表麵粗糙度好(一般Ra為12.5-25μm),切縫一般不需要再加工即可焊接。(2)切割速度快。例如采用2KW激光功率,8mm厚的碳鋼切割速度為1.6m/min;2mm厚的不鏽鋼切割速度為 3.5m/min,熱影響區小,變形極小。(3)清潔、安全、無汙染。大大改善了操作人員的工作環境。當然就精度和切口表麵粗糙度而言,CO2激光切割不可能超過電加工;就切割厚度而言難以達到火焰和等離子切割的水平。
        CO2激光切割的幾項關鍵技術:一是焦點位置控製技術。聚焦透鏡焦深越小,焦點光斑直徑就越小,因此控製焦點相對於被切材料表麵的位置十分重要。二是切割穿孔技術。任何一種熱切割技術,除少數情況可以從板邊緣開始外,一般都必須在板上穿一小孔。早先在激光衝壓複合機上是用衝頭先衝出一孔,然後再用激光從小孔處開始進行切割。三是嘴設計及氣流控製技術。激光切割鋼材時,氧氣和聚焦的激光束是通過噴嘴射到被切材料處,從而形成一個氣流束。對氣流的基本要求是進入切口的氣流量要大,速度要高,以便足夠的氧化使切口材料充分進行放熱反應;同時又有足夠的動量將熔融材料噴射吹出。
        激光切割工藝多種多樣,其中熔化切割是使入射的激光束功率密度超過某一值,從而使光束照射點處材料內部開始蒸發,形成孔洞;汽化切割是使用高功率密度的激光束加熱,避免熱傳導造成的熔化,於是部分材料汽化成蒸汽消失;氧化熔化切割是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;對於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,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,稱之為控製斷裂切割。


 

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