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激光切割加工的主要工艺分类及说明

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摘要:在高功率密度激光束的加热下,材料表面温度升至沸点温度的速度是如此之快,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。激光切割的温度超过11000℃,足以使任何材料气化,因此在激光切割时。除熔化外,气化也起著重要的作用。有些材料(例如碳和某些陶瓷)的激光切割过程则纯属气化过程。
 
激光切割加工的主要工艺分类及说明
 
l、气化激光切割加工。
在高功率密度激光束的加热下,材料表面温度升至沸点温度的速度是如此之快,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。激光切割的温度超过11000℃,足以使任何材料气化,因此在激光切割时。除熔化外,气化也起著重要的作用。有些材料(例如碳和某些陶瓷)的激光切割过程则纯属气化过程。
2、熔化激光切割加工。
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妈蒸发,形成孔洞。一旦这种小孔形成,它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。随着工件移动,小孔按切割方向同步横移形成一条切缝。激光束继续沿着这条缝的前沿照射, 熔化材料持续或脉动地从缝内被吹走。
3、氧化熔化激光切割加工。
熔化切割一般使用惰性气体,如果代之以氧气或其它活性气体,材料在激光束的照射下被点燃,与氧气发生激烈的化学反应而产生另一热源,称为氧化熔化切割。
4、控制断裂激光切割加工
对于容易受热破坏的脆性材料,通过激光束加热进行高速、可控的切断,称为控制断裂切割。这种切割过程主要内容是:激光束加热脆性材料小块区域,引起该区域大的热梯度和严重的机械变形,导致材料形成裂缝。只要保持均衡的加热梯度,激光束可引导裂缝在任何需要的方向产生。
CO2激光切割加工: 激光切割主要是CO2激光切割,CO2激光切割是用聚焦镜将CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化,同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料,并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动,从而形成一定形状的切缝。CO2激光切割技术比其他方法的明显优点是:
(1)切割质量好。切口宽度窄(一般为0.1--0.5mm)、精度高(一般孔中心距误差0.1--0.4mm,轮廓尺寸误差0.1--0.5mm)、切口表面粗糙度好(一般Ra为12.5--25μm),切缝一般不需要再加工即可焊接。
(2)切割速度快。例如采用2KW激光功率,8mm厚的碳钢切割速度为1.6m/min;2mm厚的不锈钢切割速度为3.5m/min,热影响区小,变形极小。
(3)清洁、安全、无污染。大大改善了操作人员的工作环境。当然就精度和切口表面粗糙度而言,CO2激光切割不可能超过电加工;就切割厚度而言难以达到火焰和等离子切割的水平。但是就以上显著的优点足以证明:CO2激光切割已经和正在取代一部分传统的切割工艺方法,特别是各种非金属材料的切割。它是发展迅速,应用日益广泛的一种先进加工方法。
九十年代以来,由于我国社会主义市场经济的发展,企业间竞争激烈,每个企业必须根据自身条件正确选择某些先进制造技术以提高产品质量和生产效率。因此CO2激光切割加工技术在我国获得了较快的发展。