|
|
| | 激光切割原理、分类及特点 | （1）激光切割的原理 0 E, d2 I/ Z0 V; P$ v
激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。激光切割的原理见下图。 ( [, p' d& a1 l7 y* N3 L' a
![]() 3 n5 C% h X8 K Q% @
（2）激光切割的分类 ! w* d |' e* I( w: F# B9 v. \
激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。
" M- N: n" P+ D4 h% o# W1）激光汽化切割 9 l# H: Y- `. {
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，所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度。
. z# V2 l- ], f& i( Q! V激光汽化切割多用于极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。 - D1 W8 J' a, \: R
2）激光熔化切割 % ^% y0 R" p# t# h3 x+ K1 f
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。
2 X: s. P- H a& ~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。
2 ~+ r2 w4 k) f# O! |, d3）激光氧气切割
- r' ~. X. O3 V9 R7 `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激光汽化切割和熔化切割。
2 y9 H& \( E6 R) ]) c& a. k- X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。 ! A% f) c+ [& ^
4）激光划片与控制断裂
7 F+ I( k9 X; l8 m: c* C7 W6 ~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。 2 o/ v0 }7 N9 L4 s# D# F0 F
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。
. ]% }9 C, N* q7 t/ _. h) k$ E
9 {7 } W% w p8 S" C激光切割的特点 ( Q. v( |* M9 h2 U. S; {
激光切割与其他热切割方法相比较，总的特点是切割速度快、质量高。具体概括为如下几个方面。 , U3 ?' d. T) k/ u$ k
⑴ 切割质量好
" P: {2 c& s: ]0 d6 l9 d9 u. c由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能够获得较好的切割质量。
( G0 J; w+ _) A- n) N① 激光切割切口细窄，切缝两边平行并且与表面垂直，切割零件的尺寸精度可达±0.05mm。
: s) H, H) H. |: H4 \4 Z② 切割表面光洁美观，表面粗糙度只有几十微米，甚至激光切割可以作为最后一道工序，无需机械加工，零部件可直接使用。 7 D0 F& [3 {) `! K% c# C
③ 材料经过激光切割后，热影响区宽度很小，切缝附近材料的性能也几乎不受影响，并且工件变形小，切割精度高，切缝的几何形状好，切缝横截面形状呈现较为规则的长方形。激光切割、氧乙炔切割和等离子切割方法的比较见表1，切割材料为6.2mm厚的低碳钢板。 5 a5 L0 v; i/ F0 S) }1 m) l: H. y
⑵ 切割效率高 0 L$ B/ Z* m7 l
由于激光的传输特性，激光切割机上一般配有多台数控工作台，整个切割过程可以全部实现数控。操作时，只需改变数控程序，就可适用不同形状零件的切割，既可进行二维切割，又可实现三维切割。 ! a5 k# @5 [/ H0 T5 @: U) r8 D0 i
![]() 2 z# a2 v& C7 z+ g8 G* C- w; b
⑶ 切割速度快
0 \1 g/ {, |# t用功率为1200W的激光切割2mm厚的低碳钢板，切割速度可达600cm/min；切割5mm厚的聚丙烯树脂板，切割速度可达1200cm/min。材料在激光切割时不需要装夹固定，既可节省工装夹具，又节省了上、下料的辅助时间。
( I- r- B9 j a; W( n0 J0 N* D⑷ 非接触式切割 y. u, \1 `0 Q; Y) e
激光切割时割炬与工件无接触，不存在工具的磨损。加工不同形状的零件，不需要更换“刀具”，只需改变激光器的输出参数。激光切割过程噪声低，振动小，无污染。 7 d D/ s% g6 `0 z
⑸ 切割材料的种类多
: ^+ W& A% [8 m# z与氧乙炔切割和等离子切割比较，激光切割材料的种类多，包括金属、非金属、金属基和非金属基复合材料、皮革、木材及纤维等。但是对于不同的材料，由于自身的热物理性能及对激光的吸收率不同，表现出不同的激光切割适应性。采用CO2激光器，各种材料的激光切割性能见表2。 8 J6 t+ m. Q# v. y9 {4 A+ d
![]() |
|
|
|
发表于 2009-7-30 10:24:10
QQ好友和群
收藏
淘帖
问题专业，描述清楚
伸手党/灌水/看不懂
