雷射切割機的四種工作方式

2022-05-25 05:51:03 字數 1461 閱讀 4767

雷射切割機是一種新型高能量、高效率、操作簡單的無接觸切割裝置。雷射束聚焦後形成具有高能量密度的光斑,應用於金屬切割有許多有點。而雷射切割機主要有四種不同的工作方式,以便應對不同的情況。

1、熔化切割

在雷射熔化切割中,工件被區域性熔化後借助氣流把熔化的材料噴射出去。因為材料的轉移只發生在其液態情況下,所以該過程被稱作雷射熔化切割。

雷射光束配上高純惰性切割氣體促使熔化的材料離開割縫,而氣體本身不參於切割。雷射熔化切割可以得到比氣化切割更高的切割速度。氣化所需的能量通常高於把材料熔化所需的能量。

在雷射熔化切割中,雷射光束只被部分吸收。最大切割速度隨著雷射功率的增加而增加,隨著板材厚度的增加和材料熔化溫度的增加而幾乎反比例地減小。在雷射功率一定的情況下,限制因數就是割縫處的氣壓和材料的熱傳導率。

雷射熔化切割對於鐵製材料和鈦金屬可以得到無氧化切口。產生熔化但不到氣化的雷射功率密度,對於鋼材料來說,在104w/cm2~105w/cm2之間。

2、汽化切割

在雷射氣化切割過程中,材料表面溫度公升至沸點溫度的速度是如此之快,足以避免熱傳導造成的熔化,於是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣體流吹走。此情況下需要非常高的雷射功率。

為了防止材料蒸氣冷凝到割縫壁上,材料的厚度一定不要大大超過雷射光束的直徑。該加工因而只適合於應用在必須避免有熔化材料排除的情況下。該加工實際上只用於鐵基合金很小的使用領域。

該加工不能用於,像木材和某些陶瓷等,那些沒有熔化狀態因而不太可能讓材料蒸氣再凝結的材料。另外,這些材料通常要達到更厚的切口。在雷射氣化切割中,最優光束聚焦取決於材料厚度和光束質量。

雷射功率和氣化熱對最優焦點位置只有一定的影響。在板材厚度一定的情況下,最大切割速度反比於材料的氣化溫度。所需的雷射功率密度要大於108w/cm2,並且取決於材料、切割深度和光束焦點位置。

在板材厚度一定的情況下,假設有足夠的雷射功率,最大切割速度受到氣體射流速度的限制。

3、控制斷裂切割

對於容易受熱破壞的脆性材料,通過雷射束加熱進行高速、可控的切斷,稱為控制斷裂切割。這種切割過程主要內容是:雷射束加熱脆性材料小塊區域,引起該區域大的熱梯度和嚴重的機械變形,導致材料形成裂縫。

只要保持均衡的加熱梯度,雷射束可引導裂縫在任何需要的方向產生。

4、氧化熔化切割(雷射火焰切割)

熔化切割一般使用惰性氣體,如果代之以氧氣或其它活性氣體,材料在雷射束的照射下被點燃,與氧氣發生激烈的化學反應而產生另一熱源,使材料進一步加熱,稱為氧化熔化切割。

由於此效應,對於相同厚度的結構鋼,採用該方法可得到的切割速率比熔化切割要高。另一方面,該方法和熔化切割相比可能切口質量更差。實際上它會生成更寬的割縫、明顯的粗糙度、增加的熱影響區和更差的邊緣質量。

雷射火焰切割在加工精密模型和尖角時是不好的(有燒掉尖角的危險)。可以使用脈衝模式的雷射來限制熱影響,雷射的功率決定切割速度。在雷射功率一定的情況下,限制因數就是氧氣的**和材料的熱傳導率。

以上就是雷射切割最常用的四張方式,使用者可根據切割裝置的功率,加工的要求和材料特性來確定切割的方案。

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