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薄金属激光切割机原理

发表时间:2018-04-16 作者:骏屹激光 阅读数:882
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  激光切割机是一种比较常见的激光切割设备,薄金属激光切割机原理就简单地说一下,激光切割机技术采用激光束照射到金属板材表面时释放的能量。使金属板材熔化并由气体将溶渣吹走。由于激光力量非常集中,所以只有少量热传到金属板材的其它部分,造成的变形很小或没有变形。利用激光可以非常准确地切割复杂形状的坯料,所切割的坯料不必再作进一步的处理。

  激光源一般用二氧化碳激光束,工作功率为500~5000瓦。该功率的水平比许多家用电暖气所需要的功率还低,由于通过透镜和反射镜,激光束聚集在很小的区域。能量的高度集中能够进行迅速局部加热,使金属板材溶化。

  利用激光切割设备可切割16mm以下的不锈钢,在激光束中加氧气可切割8~10mm厚的不锈钢,但加氧切割后会在切割面形成薄薄的氧化膜。切割的最大厚度可增加到16mm,但切割部件的尺寸误差较大。

  近些年,激光技术飞快发展,在整机及一些零配件的研发生产上已逐渐向国外先进产品靠拢。在某些方面甚至优于国外产品,再加上介格的优势,在国内市场还是占据主导地位。但是在一些精密加工及设备、稳定性和耐性方面,国外先进产品还是占据绝对的优势的。

骏屹VF-30激光金属切割机

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  激光切割的优点大抵上有以下几点:效率高、速度快、切割质量好、切割非接触、可切割材料多。


  薄金属激光切割机原理之切割方式

  1.汽化切割

  是指被加工材料的去除主要是通过使材料汽化的方式进行的。

  在汽化切割过程中,工件表而在聚焦激光束的作用下,温度迅速上升到汽化温度,材料大量汽化,形成的高压蒸气以超音速向外喷射。同时在激光作用区内形成“孔洞”,激光束在孔洞内多次反射又使材料对激光的吸收丰迅速提高。

  在高压蒸气高速喷射的过程中,切缝内的熔融物被同时从切缝处吹走,直至将工件切断。内于汽化切割主要靠使材料汽化的方式进行,因此所需的功率密度很高,一般应达到每平方厘米就有10的八次方瓦以上。

  汽化切割是激光切割一些低燃点材料(如木材、碳和某些塑料)以及难熔性材料(如陶瓷等)时常采月的方法。用脉冲激光器切割材料时也多采用汽化切割的方法。


薄金属激光切割机工作中

薄金属激光切割机工作中

  2.反应熔化切割

  在熔化切割中.如果辅助气流不仅仅是把切缝内的熔融物吹走,而且还能够与工件发生改热反应,使切割过程增加另—热源,这样的切割称为反应熔化切割。通常能与工件发生反应的气体是氧气或含有氧气的混合气休。

  当工件表面温度达到燃点温度时,就会发生强烈的燃烧放热反应,可大大提高激光切割的能力。对于低碳钢和不锈钢,燃烧放热反应提供的能量是60%。对于钛等活性金属,燃烧提供的能量大约是90%。

  因此,反应熔化切割与激光汽化切割、—般熔化切割相比,所需的激光功率密度更低,仅为汽化切割的1/20,熔化切割的1/2。然而,在反应熔化切割中,内于燃烧反应会使材料表面发生一些化学变化,从而对工件的性能会有影响。

  3.熔化切割

  在激光切割过程中,如果增加一个与激光束同轴的辅助吹气系统,使切割过程中熔融物的去除不是单靠材料汽化本身,而主要是依靠高速辅助气流的吹动作用,将熔融物连续不断地从切缝中吹走,这样的切割过程称为熔化切割。

  在熔化切割过程中,工件温度不再需要被加热到汽化温度以上,因此所需的激光功率密度可大大降低。由材料熔化与汽化的潜热比可知,熔化切割所需激光功率仅为汽化切割方法的1/10。

  4.激光划片

  这种方法主要用于:半导体材料;利用功率密度很高的激光束在半导体构料工件表面划出—个个浅的沟槽,由于这种沟槽削弱了半导体材料的结合力.可通达机械的方法或振动的方法使其断裂。激光划片的质量用表面碎片和热影响区的大小来衡量。

  5.冷切割

  这是一种新型加工方法,是随着最近几年紫外波段的高功率准分子激光器的出现而提出来的。它的基本原理:紫外光子的能量同许多有机材料的结合能相近,用这样的高能光子去撞击有机材料的结合键并使其破裂。从而达到切割的目的。这种新技术具有广阔的应用前景,持别是在电子行业中的应用会很广。

  6.热应力切割

  脆性材料在激光束的加热下,其表面易产生较大的应力,从而能够整齐、迅油地通过激光加热的应力点引起断裂,这样的切割过程称为激光热应力切割。热应力切割的机理为:激光束加热脆性材料的某一区域,使其产生明显的温度梯度。

  工件表面温度较高要发生膨胀,而工件内层温度较低要阻碍膨胀,结果在工件表面产生拉应力,内层产生径向的挤压应力,当这两种应力超过工件本身的断裂极限强度时,便会在工件上出现裂纹,使得工件沿裂纹断开,热应力切割的速度—股为m/s量级。这种切割方法适用于切割玻璃、陶瓷等材料。


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