正天知识堂:激光切割工艺概述

新闻动态 | 2018-10-23 22:34

正天知识堂

   正天知识堂主要是讲述一些与激光加工有关的小知识,希望大家能更好的理解激光的加工应用知识。 今天就聊聊激光的切割工艺。

激光切割工艺概述

激光加工的不可替代性

激光切割技术是自1960年问世后就很快发展并在实际中得到应有的高新技术。随着对相关基本理论研究的不断深化,各类激光器元件的不断发展,从而使其应用领域也不断拓宽,应用规模逐渐扩大。

它是现代工业革命的一项高科技运用技术,在发达国家是一种普及率很高的工业级生产装备,它通过电脑程序的控制,以良好的柔性加工,很大程度上取代了金属板材加工过程中的模具冲压环节,优化了生产工艺,在机械装备制造领域发挥着不可替代的作用。

未来几年里,激光切割在精密加工和微加工领域的应用会获得实质的增长。

下面,跟着小正一起来看看激光切割工艺主要几种类型:

什么是激光切割

当聚焦的激光束照到工件上时,照射区域会急剧升温以使材料熔化或者气化。一旦激光束穿透工件,切割过程就开始了:激光束沿着轮廓线移动,同时将材料熔化。通常会用一股喷射气流将熔融物从切口吹走,在切割部分和板架间留下一条窄缝,窄缝几乎与聚焦的激光束等宽。

01

汽化切割

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极快,足以避免热传导造成的熔化,于是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹走。 

02

熔化切割

熔化切割是切割金属时使用的另一种标准工艺。也可以用于切割其他可熔材料,例如陶瓷。

当入射的激光束功率密度超过某一值后,光束照射点处的材料内部开始蒸发,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。小孔被熔化的金属壁包围,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。

03

氧化熔化切割

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。 

04

控制断裂切割

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。 

05

气化切割

气化切割将材料蒸发,尽可能减小了对周围材料的热效应影响。采用连续 CO2 激光加工蒸发低热量、高吸收的材料就可以达到上述效果,例如薄的塑料薄膜以及木材、纸、泡沫等不熔化的材料。

超短脉冲激光使这项技术可以应用于其他材料。金属中的自由电子吸收激光并剧烈升温。激光脉冲不与熔融的粒子和等离子体反应,材料直接升华,没有时间将能量以热量的形式传给周围材料。皮秒脉冲烧蚀材料时没有明显的热效应,没有熔化和毛刺形成。

熔化切割里细分其实还有:压缩空气切割、等离子体辅助切割这些,基本上属于熔化切割,或是辅助于熔化切割。

今天的内容就到这里,下期再见!

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