薄金屬激光切割機原理

發表時間:2018-04-16 作者:駿屹激光
  激光切割機是一種比較常見的激光切割設備,薄金屬激光切割機原理就簡單地說一下,激光切割機技術采用激光束照射到金屬板材表面時釋放的能量。使金屬板材熔化并由氣體將溶渣吹走。由于激光力量非常集中,所以只有少量熱傳到金屬板材的其它部分,造成的變形很小或沒有變形。利用激光可以非常準確地切割復雜形狀的坯料,所切割的坯料不必再作進一步的處理。

  激光源一般用二氧化碳激光束,工作功率為500~5000瓦。該功率的水平比許多家用電暖氣所需要的功率還低,由于通過透鏡和反射鏡,激光束聚集在很小的區域。能量的高度集中能夠進行迅速局部加熱,使金屬板材溶化。

  利用激光切割設備可切割16mm以下的不銹鋼,在激光束中加氧氣可切割8~10mm厚的不銹鋼,但加氧切割后會在切割面形成薄薄的氧化膜。切割的最大厚度可增加到16mm,但切割部件的尺寸誤差較大。

  近些年,激光技術飛快發展,在整機及一些零配件的研發生產上已逐漸向國外先進產品靠攏。在某些方面甚至優于國外產品,再加上介格的優勢,在國內市場還是占據主導地位。但是在一些精密加工及設備、穩定性和耐性方面,國外先進產品還是占據絕對的優勢的。

駿屹VF-30激光金屬切割機

駿屹VF-30激光金屬切割機

  激光切割的優點大抵上有以下幾點:效率高、速度快、切割質量好、切割非接觸、可切割材料多。


  薄金屬激光切割機原理之切割方式

  1.汽化切割

  是指被加工材料的去除主要是通過使材料汽化的方式進行的。

  在汽化切割過程中,工件表而在聚焦激光束的作用下,溫度迅速上升到汽化溫度,材料大量汽化,形成的高壓蒸氣以超音速向外噴射。同時在激光作用區內形成“孔洞”,激光束在孔洞內多次反射又使材料對激光的吸收豐迅速提高。

  在高壓蒸氣高速噴射的過程中,切縫內的熔融物被同時從切縫處吹走,直至將工件切斷。內于汽化切割主要靠使材料汽化的方式進行,因此所需的功率密度很高,一般應達到每平方厘米就有10的八次方瓦以上。

  汽化切割是激光切割一些低燃點材料(如木材、碳和某些塑料)以及難熔性材料(如陶瓷等)時常采月的方法。用脈沖激光器切割材料時也多采用汽化切割的方法。


薄金屬激光切割機工作中

薄金屬激光切割機工作中

  2.反應熔化切割

  在熔化切割中.如果輔助氣流不僅僅是把切縫內的熔融物吹走,而且還能夠與工件發生改熱反應,使切割過程增加另—熱源,這樣的切割稱為反應熔化切割。通常能與工件發生反應的氣體是氧氣或含有氧氣的混合氣休。

  當工件表面溫度達到燃點溫度時,就會發生強烈的燃燒放熱反應,可大大提高激光切割的能力。對于低碳鋼和不銹鋼,燃燒放熱反應提供的能量是60%。對于鈦等活性金屬,燃燒提供的能量大約是90%。

  因此,反應熔化切割與激光汽化切割、—般熔化切割相比,所需的激光功率密度更低,僅為汽化切割的1/20,熔化切割的1/2。然而,在反應熔化切割中,內于燃燒反應會使材料表面發生一些化學變化,從而對工件的性能會有影響。

  3.熔化切割

  在激光切割過程中,如果增加一個與激光束同軸的輔助吹氣系統,使切割過程中熔融物的去除不是單靠材料汽化本身,而主要是依靠高速輔助氣流的吹動作用,將熔融物連續不斷地從切縫中吹走,這樣的切割過程稱為熔化切割。

  在熔化切割過程中,工件溫度不再需要被加熱到汽化溫度以上,因此所需的激光功率密度可大大降低。由材料熔化與汽化的潛熱比可知,熔化切割所需激光功率僅為汽化切割方法的1/10。

  4.激光劃片

  這種方法主要用于:半導體材料;利用功率密度很高的激光束在半導體構料工件表面劃出—個個淺的溝槽,由于這種溝槽削弱了半導體材料的結合力.可通達機械的方法或振動的方法使其斷裂。激光劃片的質量用表面碎片和熱影響區的大小來衡量。

  5.冷切割

  這是一種新型加工方法,是隨著最近幾年紫外波段的高功率準分子激光器的出現而提出來的。它的基本原理:紫外光子的能量同許多有機材料的結合能相近,用這樣的高能光子去撞擊有機材料的結合鍵并使其破裂。從而達到切割的目的。這種新技術具有廣闊的應用前景,持別是在電子行業中的應用會很廣。

  6.熱應力切割

  脆性材料在激光束的加熱下,其表面易產生較大的應力,從而能夠整齊、迅油地通過激光加熱的應力點引起斷裂,這樣的切割過程稱為激光熱應力切割。熱應力切割的機理為:激光束加熱脆性材料的某一區域,使其產生明顯的溫度梯度。

  工件表面溫度較高要發生膨脹,而工件內層溫度較低要阻礙膨脹,結果在工件表面產生拉應力,內層產生徑向的擠壓應力,當這兩種應力超過工件本身的斷裂極限強度時,便會在工件上出現裂紋,使得工件沿裂紋斷開,熱應力切割的速度—股為m/s量級。這種切割方法適用于切割玻璃、陶瓷等材料。


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