一般的熱切割技術(shù),除少數(shù)情況可以從板材邊緣開始外,多數(shù)要在板上穿一個(gè)小孔,然后再從小孔處開始切割。
激光穿孔原理
激光穿孔的基本原理為:當(dāng)一定能量的激光束照射在金屬板材表面時(shí),除一部分被反射以外,被金屬吸收的能量使金屬熔化形成金屬熔融池。而熔融的金屬相對(duì)金屬表面的吸收率增加,即能夠更多地吸收能量加速金屬的熔融。此時(shí)適當(dāng)?shù)乜刂颇芰亢蜌鈮壕湍艹ト鄢貎?nèi)的熔融金屬,并不斷地加深熔池,直至穿透金屬。
在實(shí)際應(yīng)用中,穿孔通常分為兩種方式:脈沖穿孔和爆破穿孔。
脈沖穿孔
脈沖穿孔的原理是采用高峰值功率、低占空比的脈沖激光照射待切割板材,使少量材料熔化或汽化,并在不斷擊打與輔助氣體的共同作用之下被排出所穿孔徑,并不斷循序漸進(jìn)直至穿透板材。
激光照射的時(shí)間是斷續(xù)的,同時(shí)其使用的平均能量比較低,因此被加工材料全體所吸收的熱量相對(duì)較少。穿孔周圍的殘熱影響較少,在穿孔部位殘留的殘?jiān)草^少。這樣穿出的孔也比較規(guī)則且尺寸較小,對(duì)開始的切割也基本不會(huì)產(chǎn)生影響。
其過程如下圖所示:在激光束照射到被加工物上后,首先會(huì)加熱材料表面,如(A)所示;隨著加熱逐漸深入起到穿孔的作用,即(B)~(C)~(D),直到最后(E)所示的穿透。整個(gè)穿孔過程不是一次完成的,而是多次不斷循序漸進(jìn),逐漸深入,直到穿透。因此,該方法穿孔的時(shí)間相對(duì)較長;但是,得到的孔較小,對(duì)周圍的熱影響也更小。
爆破穿孔
爆破穿孔的原理:用一定能量的連續(xù)波激光束照射于被加工物體,使其大量的吸收能量而熔融,形成一個(gè)凹坑,然后由輔助氣體將熔融材料去除形成一個(gè)孔,達(dá)到快速穿透的目的。
由于激光持續(xù)照射,爆破穿孔的孔徑較大,且飛濺較厲害,不適用于精度要求較高的切割。
整個(gè)過程如上圖所示:將焦點(diǎn)設(shè)置在高于材料的表面、加大穿孔的孔徑來迅速加熱。雖然這種穿孔方式會(huì)產(chǎn)生大量的熔融金屬、并濺射到加工材料表面,卻可以大大縮減穿孔時(shí)間。
兩種穿孔方式的實(shí)際效果如下圖所示。在大多數(shù)情況下,脈沖穿孔質(zhì)量優(yōu)于爆破穿孔。
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