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激光技術(shù)

知識(shí)課堂:激光切割原理

激光制造網(wǎng)通訊員 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)2011-01-24 我要評(píng)論(0 )   

激光束聚焦成很小的光點(diǎn)其最小直徑可小于0.1mm),使焦點(diǎn)處達(dá)到很高的功率密度可超過(guò)106W/cm2)。這時(shí)光束輸入(由光能轉(zhuǎn)換)的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò) 被材料反射、傳導(dǎo)或擴(kuò)散部...

激光束聚焦成很小的光點(diǎn)其最小直徑可小于0.1mm),使焦點(diǎn)處達(dá)到很高的功率密度可超過(guò)106W/cm2)。這時(shí)光束輸入(由光能轉(zhuǎn)換)的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò) 被材料反射、傳導(dǎo)或擴(kuò)散部分,材料很快加熱至汽化濕度,蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對(duì)線(xiàn)性移動(dòng),使孔洞連續(xù)形成寬度很窄(如0.1mm左右)的切縫。 切邊熱影響很小,基本沒(méi)有工件變形。

    切割過(guò)程中還添加與被切材料相適合的輔助氣體。鋼切割時(shí)得用氧作為輔助氣體與溶融金屬產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)氧化材料,同時(shí)幫助吹走割縫內(nèi)的熔渣。切割 聚丙烯一類(lèi)塑料使用壓縮空氣,棉、紙等易燃材料切割使用惰性氣體。進(jìn)入噴嘴的輔助氣體還能冷卻聚焦透鏡,防止煙塵進(jìn)入透鏡座內(nèi)污染鏡片并導(dǎo)致鏡片過(guò)熱。

    大多數(shù)有機(jī)與無(wú)機(jī)物都可以用激光切割(laser cutting)。在工業(yè)制造占有分量很重的金屬加工業(yè),許多金屬材料,不管它具有什么樣的硬度,都可進(jìn)形無(wú)變形切割(目前使 用最先進(jìn)的激光切割(laser cutting)系統(tǒng)可切割工業(yè)用鋼的厚度已可接近20mm)。當(dāng)然,對(duì)高反射率材料,如金、銀、銅和鋁合金,它們也是好的傳熱導(dǎo)體,因此激光切割(laser cutting)很困 難,甚至不能切割(某些難切割材料可使用脈沖波激光束進(jìn)行切割,由于極高的脈沖波峰值功率,會(huì)使材料對(duì)光束的吸收系數(shù)瞬間急劇提高)。

    激光切割(laser cutting)無(wú)毛刺,皺折、精度高,優(yōu)于等離子切割。對(duì)許多機(jī)電制造行業(yè)來(lái)說(shuō),由于微機(jī)程序的現(xiàn)代化激光切割(laser cutting)系統(tǒng)能方便切割不同形狀與尺寸的工件(工 件圖紙也可修改),它往往比沖切、模壓工藝更被優(yōu)先選用;盡管它加工速度慢于模沖,但它沒(méi)有模具消耗,無(wú)需修理模具,還節(jié)約更換模具時(shí)間,從而節(jié)省加工費(fèi) 用,降低產(chǎn)品成本,所以從總體上講在經(jīng)濟(jì)上更為合算。

    另一方面,從如何使模具適應(yīng)工件設(shè)計(jì)尺寸和形狀變化角度看,激光切割(laser cutting)也可發(fā)揮其精確、重現(xiàn)性好的優(yōu)勢(shì)。作為層疊模具的優(yōu)先制造手段,由于不需要高 級(jí)模具制作工,激光切割(laser cutting)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用也并不昂貴,因此還能顯著地降低模具制造費(fèi)用。激光切割(laser cutting)模具還帶來(lái)的附加好處是模具切邊會(huì)產(chǎn)生一個(gè)淺硬化層(熱影響區(qū)), 提高模具運(yùn)行中的耐磨性。激光切割(laser cutting)的無(wú)接觸特點(diǎn)給圓鋸片切割成形帶來(lái)無(wú)應(yīng)力優(yōu)勢(shì),由此提高了使用壽命。

 

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