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影響激光加工性能的六要素
激光切割是用聚焦的高功率密度激光束照射工件,使被照射材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達到燃點,同時借助與光束同軸的高速氣流將熔融物質(zhì)吹走,從而切割工件。激光切割是熱切割方法之一。
激光切割可以分為四類。
1)激光汽化切割
工件被高能量密度的激光束加熱,使溫度迅速升高,在短的時間內(nèi)達到材料的沸點,材料開始汽化,形成蒸汽。這些蒸汽高速噴出,同時在材料上形成切口。材料的汽化熱一般都很大,所以激光汽化切割需要很大的功率和功率密度。
激光汽化切割多用于切割薄的金屬材料和非金屬材料(如紙、布、木材、塑料、橡膠等)。
2)激光熔化和切割
在激光熔化和切割過程中,金屬材料通過激光加熱熔化,然后非氧化性氣體(Ar、he、N等。)通過與光束同軸的噴嘴噴射,液態(tài)金屬被氣體的強大壓力排出,形成切口。激光熔化切割不需要將金屬完全汽化,所需能量僅為汽化切割的1/10。
激光熔化切割主要用于切割一些不易被氧化的材料或活性金屬,如不銹鋼、鈦、鋁及其合金等。
3)激光氧氣切割
激光氧切割的原理類似于氧乙炔切割。它采用激光作為預熱熱源,氧氣等活性氣體作為切割氣體。一方面,吹來的氣體與切割金屬反應產(chǎn)生氧化反應,釋放出大量的氧化熱;另一方面,熔融氧化物和熔體被吹出反應區(qū),在金屬中形成缺口。由于切割過程中的氧化反應產(chǎn)生大量的熱量,激光氧切割所需的能量僅為熔化切割的1/2,切割速度遠高于激光汽化切割和熔化切割。激光氧切割主要用于碳鋼、鈦鋼、熱處理鋼等易氧化金屬材料。
4)激光切割和斷裂控制。
激光劃片是用高能量密度的激光掃描脆性材料表面,使材料受熱蒸發(fā)出一個小凹槽,然后施加一定的壓力,脆性材料就會沿著小凹槽開裂。用于激光劃線的激光器通常是Q開關激光器和CO2激光器。
控制斷裂是利用激光刻槽產(chǎn)生的陡峭溫度分布,在脆性材料中產(chǎn)生局部熱應力,使材料沿小槽斷裂。