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激光切割的分类

时间:2018-12-26 11:41 来源:未知 作者:admin 点击:

激光切割可以使用辅助气体来帮助去除熔化或气化的材料,也可以不使用辅助气体。根据采用的辅助气体的不同,激光切割可分为:气化切割、熔化切割、氧化助熔切割和控制断裂切割四类。
 
1)气化切割。利用高能量密度的激光束加热工件,使材料
 
 
表面温度迅速上升,在非常短的时间内达到材料的沸点,足以避免热传导造成的熔化,材料开始气化,部分材料气化成蒸汽而消失。这些蒸汽的喷出速度很快,在蒸气喷出的同时,部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹走,在材料上形成切口。一些不能熔化的材料,如木材、碳素材料和某些塑料等就是用这种方法切割形成的。激光气化切割多用于极薄金属材料和非金属材料的切割。
 
 
2)熔化切割。用激光束加热使金属材料熔化,当入射的激光束功率密度超过某一值后,光束照射处,材料内部开始蒸发,形成孔洞。随着工件移动,这些小孔按切割方向同步横移,形成一条切口。激光束继续沿着切口的前沿照射,熔化材料持续或脉动的从切口内被吹走。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)氧化助熔切割。用激光作为预热热源,用氧气或其他活性气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属发生作用,发生氧化反应,放出大量的氧化热;另一方面吧熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出,在金属中形成切口。
 
氧化助熔切割的基本原理可阐述如下:
 
①用氧气或其他活性气体,材料表面在激光照射下很快被加热到燃点温度,与氧气激烈的燃烧反应,在此热量作用下,材料内部形成充满蒸汽的小孔。
 
②燃烧物质转移成熔渣控制氧和金属的燃烧速度,氧气流速越高,燃烧化学反应和去除熔渣的速度越快。氧气流速不是越高越好,因为流速过快会导致切缝出口处反应产物(即金属氧化物)的快速冷却,这对切割质量是不利的。
 
③氧化助熔切割过程存在着两个热源,即激光照射和氧气与金属化学反应产生的热能。
 
④拥有两个热源的氧化助熔切割过程中,如果氧的燃烧速度高于激光束的移动速度,切口显得宽而粗糙,如果激光束移动的速度比氧的燃烧速度快,所得切缝窄而光滑。
 
4)控制断裂切割。对于容易受热破坏的脆性材料,利用高能量密度的激光束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,通过激光束加热进行高速、可控的切断,脆性材料就会沿小槽处裂开。这种切割过程的原理主要是激光束加热脆性材料局部区域,引起该区域大的热梯度和严重的机械变形,导致材料形成裂缝。
 
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,使材料沿小槽裂开。要注意的是,这种控制断裂切割不适合切割锐角和角边切缝。切割较大封闭外形也不容易获得成功
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