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激光切割原理
激光切割采用聚焦的高强度激光束照射工件,使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点。同时,熔融材料被与光束结合的高速气流吹走,从而切断工件。激光切割是热切割方法之一。
分类
激光切割可分为四类:激光蒸汽切割、激光熔化切割、氧气激光切割、激光雕刻和控制断裂。
1)激光蒸发切割
采用高能量密度的激光束加热工件,使温度迅速升高,在极短的时间内达到材料的沸点,材料开始蒸发形成蒸汽。这些蒸气以非常高的速度喷出,在喷出蒸气的同时,在材料上形成切口。材料的蒸发热量一般很大,因此激光蒸发切割需要很大的能量和能量密度。
激光蒸汽切割多用于切割很薄的金属材料和非金属材料(如纸张、布料、木材、塑料、橡胶等)。
2)激光熔化切割
激光熔化切割时,利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出非氧化性气体(Ar、He、N等),利用气体的强大压力将液态金属排出形成工件。激光熔融切割不需要金属完全蒸发,所需能量仅为蒸发切割的1/10。
激光熔融切割主要用于切割一些不易氧化的材料或活性金属,如不锈钢、钛、铝及其合金等。
3)氧气激光切割
氧气激光切割的原理与氧乙炔切割类似。采用激光作为预热热源,采用氧气等活性气体作为切割气体。一方面,吹入的气体与金属件发生反应,发生氧化反应,放出大量的氧化热;另一方面,熔融且溶解的氧化物被吹出反应区,在金属中形成碎片。由于切割过程中的氧化反应产生大量的热量,氧气激光切割所需的能量仅为熔融切割所需的能量的1/2,且切割速度远大于蒸汽切割和激光熔融切割。氧气激光切割主要用于材料碳钢、钛钢、热处理钢等易氧化的金属。
4) 激光写入和分数控制
激光刻写是利用高能量密度的激光扫描脆性材料的表面,使材料升温汽化形成微小的凹槽。然后施加一定的压力,脆性材料就会沿着小凹槽破裂。激光书写所用的激光器一般为调Q激光器和二氧化碳激光器。
受控断裂利用激光开槽时产生的尖锐温度分布,在脆性材料中产生局部热应力,导致材料沿微槽断裂。
特点
与其他热切割方法相比,激光切割普遍具有切割速度快、质量高的特点。具体总结如下。
⑴切割
由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快,激光切割可以达到更好的切割质量。
① 激光切割缝窄,缝两侧平行且垂直于表面,切割件尺寸精度可达±0.05mm。
②切割面光滑美观,表面粗糙度仅为几十微米。甚至激光切割也可以作为后续工序,无需机械加工,零件可以直接使用。
③材料经激光切割后,热影响区宽度很小,缺口附近材料的性能几乎不受影响。工件变形小,切割精度高,槽口几何形状好,槽口截面形状为比较规则的矩形。激光切割方法、氧乙炔切割、等离子切割方法的比较如表1所示。切割材料为6.2毫米厚的低碳钢板。
⑵ 切割 由于激光传输的特点,激光切割机一般配备多个数控工作台,整个切割过程可由数控系统控制。操作时,只需改变CNC程序,即可切割不同形状的零件,并可实现2D和3D切割。
⑶ 切割速度快
采用1200W激光切割2mm厚低碳钢板,切割速度可达600cm/min;切割5毫米厚的聚丙烯树脂片材,切割速度可达1200厘米/分钟。激光切割时材料不需要装夹、装夹,不仅节省了刀具安装,还节省了额外的装卸材料时间。
⑷ 断开离线连接
激光切割过程中,不割炬与工件不接触,不存在刀具磨损。他对待对于不同形状的零件,无需更换“工具”,只需改变激光输出参数即可。激光切割过程噪音低、振动小。
⑸ 各类切削材料
与氧乙炔切割和等离子切割相比,激光切割材料种类较多,包括金属、非金属、金属基与非金属复合材料、皮革、木材和纤维等。然而,不同的材料由于其热物理性质和激光吸收率不同,对激光切割的适应性也不同。使用CO2激光器,对各种材料的激光切割性能如表2所示。
⑹激光切割的缺点 由于激光功率和设备尺寸的限制,激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材,而且随着工件厚度的增加,切割速度大大降低。
激光切割设备价格昂贵,需要大量的一次性投资。

安平智尚现拥有大型激光切割设备2台,可切割各种形状的金属零件,如同心圆、盘片、法兰、设备零件、装饰件等。可切割的材料有不锈钢、镀锌板、冷板、热板、铜板、铝板等金属。切割厚度0.5mm-6mm。可根据客户图纸要求生产各种金属零件
本文链接:https://rrz1.com/article/145.html 关键词:金属激光切割

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