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激光切割的原理是什么?

激光切割的原理是什么?
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激光切割的原理是什么?
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编辑时间 : 2020-08-05

激光切开原理、分类、特点 

(1)激光切开的原理 激光切开是使用经聚集的高功率密度激光束照耀工件,使被照耀的材料敏捷熔化、汽化、烧蚀或到达燃点,同时凭借与光束同轴的高速气流吹除熔融物质,从而完成将工件割开。激光切开属于热切开办法之一。激光切开的原理见下图。 

(2)激光切开的分类 激光切开可分为激光汽化切开、激光熔化切开、激光氧气切开和激光划片与操控开裂四类。

 1)激光汽化切开 使用高能量密度的激光束加热工件,使温度敏捷上升,在十分短的时刻内到达资料的沸点,资料开端汽化,构成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大,在蒸气喷出的同时,在资料上构成切断。资料的汽化热一般很大,所以激光汽化切开时需求很大的功率和功率密度。 激光汽化切开多用于极薄金属资料和非金属资料(如纸、布、木材、塑料和橡皮等)的切开。

 2)激光熔化切开 激光熔化切开时,用激光加热使金属资料熔化,然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体(Ar、He、N等),依靠气体的强大压力使液态金属排出,构成切断。激光熔化切开不需求使金属彻底汽化,所需能量只要汽化切开的1/10。 激光熔化切开主要用于一些不易氧化的资料或活性金属的切开,如不锈钢、钛、铝及其合金等。 

3)激光氧气切开 激光氧气切开原理类似于氧乙炔切开。它是用激光作为预热热源,用氧气等活性气体作为切开气体。喷吹出的气体一方面与切开金属作用,产生氧化反响,放出很多的氧化热;另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反响区吹出,在金属中构成切断。因为切开进程中的氧化反响产生了很多的热,所以激光氧气切开所需求的能量仅仅熔化切开的1/2,而切开速度远远大于激光汽化切开和熔化切开。 激光氧气切开主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属资料。

 4)激光划片与操控开裂 激光划片是使用高能量密度的激光在脆性资料的外表进行扫描,使资料受热蒸发出一条小槽,然后施加一定的压力,脆性资料就会沿小槽处裂开。激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和CO2激光器。 操控开裂是使用激光刻槽时所产生的峻峭的温度分布,在脆性资料中产生局部热应力,使资料沿小槽断开。 

激光切开的特点 激光切开与其他热切开办法相比较,总的特点是切开速度快、质量高。详细概括为如下几个方面。

 ⑴ 切开质量好 因为激光光斑小、能量密度高、切开速度快,因此激光切开能够取得较好的切开质量。 

① 激光切开切断细窄,切缝两头平行而且与外表垂直,切开零件的尺寸精度可达±0.05mm。 

② 切开外表光洁美观,外表粗糙度只要几十微米,乃至激光切开能够作为最终一道工序,无需机械加工,零部件可直接使用。 

③ 资料经过激光切开后,热影响区宽度很小,切缝邻近资料的功能也几乎不受影响,而且工件变形小,切开精度高,切缝的几何形状好,切缝横截面形状呈现较为规矩的长方形。激光切开、氧乙炔切开和等离子切开办法的比较见表1,切开资料为6.2mm厚的低碳钢板。

 ⑵ 切开效率高 因为激光的传输特性,激光切开机上一般配有多台数控工作台,整个切开进程能够悉数完成数控。操作时,只需改动数控程序,就可适用不同形状零件的切开,既可进行二维切开,又可完成三维切开。 

⑶ 切开速度快 用功率为1200W的激光切开2mm厚的低碳钢板,切开速度可达600cm/min;切开5mm厚的聚丙烯树脂板,切开速度可达1200cm/min。资料在激光切开时不需求装夹固定,既可节约工装夹具,又节约了上、下料的辅助时刻。 

⑷ 非触摸式切开 激光切开时割炬与工件无触摸,不存在工具的磨损。加工不同形状的零件,不需求更换“刀具”,只需改动激光器的输出参数。激光切开进程噪声低,振荡小,无污染。 

⑸ 切开资料的品种多 与氧乙炔切开和等离子切开比较,激光切开资料的品种多,包括金属、非金属、金属基和非金属基复合资料、皮革、木材及纤维等。但是对于不同的资料,因为自身的热物理功能及对激光的吸收率不同,表现出不同的激光切开适应性。