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浅谈激光切割加工技术
编辑:南京恒峰铝业有限公司   发布时间:2018-07-19

    激光切割加工原理激光是一种高亮度、方向性好以及单色性好的相干光。聚焦后的激光束照在任何坚硬的材料上都将产生上万度的高温。在此高温下,任何坚硬的材料都将瞬时急剧熔化和蒸发,并产生很强烈的冲击波,使熔化物质爆炸式地喷射去除

  2激光切割分类激光切割的分类标准有多种,一般根据激光切割原理和激光器对激光切割工艺进行分类,此外还可按组成结构、切割材料、工作空间等进行分类。

  首先,按照切割原理分类,可以分为:汽化切割、高压气聚焦熔化切割、氧化熔化切割。

  汽化切割:在高功率密度激光束的加热下,0.5~6.0mm板材表面温度会迅速升至沸点温度,足以避免热传导造成的熔化,于是部分材料气化成蒸汽消失,部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹走。切割气体一般用氮气或氩气。

  高压气聚焦熔化切割:当入射的激光束功率密度超过某一值后,光束照射点处材料内部开始蒸发,形成孔洞,其将作为黑体吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金属壁所包围,然后与光束同轴的辅助气流把孔洞周围的熔融材料带走。切割气体一般用氮气。

  氧化熔化切割:熔化切割通常使用惰性气体,但如果代之以氧气或其他活性气体,材料会在激光束的照射下被点燃,与氧气发生激烈的化学反应,从而产生另一热源,即为氧化熔化切割,可获得较高的切割速度。切割气体一般用氧气。

  其次,按常用激光器分类,可以分为:CO2激光切割、YAG激光切割、光纤激光切割。

  CO2激光切割:用于切割薄金属、纸张、林材、塑料、纺织品及其他非金属材料。

  YAG激光切割:可用于切割金属、陶瓷、塑料和石墨复合材料。

  光纤激光切割:可用于切割金属、陶瓷、塑料和石墨复合材料。不仅提供了CO2激光切割可实现的速度和切割质量,而且维护和操作成本低,是未来激光切割发展的趋势。

  3激光切割加工工艺参数

  切割表面的质量和切割速度是激光切割质量和工效的标志。激光切割质量和切割速度与激光功率、激光束横模结构、光束直径、激光输出参数的稳定度有关;与材料表面的反射率、热传导率及板材厚度有关;与聚焦系统的焦距、激光焦点尺寸和位置、聚焦深度、透镜材料、透镜的冷却方式有关;与辅助气体的种类、气体压力、气体流量、喷气嘴与材料表面的距离有关。

  当激光器与聚焦系统确定后,为了获得切割精度高的切割表面,激光切割的工艺参数主要是调整激光功率、光路、切割速度、工作气体、辅助气体及切割路径的优化等。

  首先,激光速度的选择。

  当激光器、聚焦系统、加工材料确定后,为了获得切割精度高的切割断面,激光切割的工艺参数主要是调整激光功率、切割速度、辅助气体流量和喷气组离加工材料表面的距离。切割速度是一个至关重要的工艺参数,切割时,需要根据激光器功率大小和工件的厚度确定激光加工的合适切割速度。当切割速度选择过小时,由于光束在同一位置作用时间过长,能量聚焦会使切割表面产生裂纹或烧焦现象;而切割速度选择过大,则不能切割工件。因此,加工速度的选择,应综合考虑激光器切割时的加工速度与其输出功率的关系。

  其次,激光切割路径的优化。