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标题: 激光切割 [打印本页]

作者: ROBOT 时间: 2007-7-21 12:02
标题: 激光切割
激光切割

不同的材料，切割机理是不一样的。主要分：汽化切割、熔化切割、氧化熔化切割、控制断裂切割。
序号切割机理对应切割材料
1 汽化切割木材、碳素材料和某些塑料
2 熔化切割铝
3 氧化熔化切割碳钢
4 导向断裂切割陶瓷
1、汽化切割
激光束焦点处功率密度非常高，可达106W/cm2以上，激光光能转换成热能，保持在极小的范围内，材料很快被加热至汽化温度，部分材料汽化为蒸汽逸去，部分材料被辅助气体吹走，随着激光束与材料之间的连续不断的相对运动，便形成宽度很窄（如0.2mm）的割缝。这种切割机制的功率密度在108W/cm2左右。一些不能熔化的材料，如木材、碳素材料和某些塑料即通过这种机制进行切割。
汽化切割过程中，带走质点和冲刷碎屑，形成孔洞。汽化过程中，材料的40%化作蒸汽逸去，其余约60%，则以熔滴形式被辅助气流吹走。
2、熔化切割
当入射的激光束的功率密度超过某一阈值时，被激光束照射处的材料内部开始蒸发，形成孔洞，作为黑体吸收所有的入射激光束能量。小孔被熔化金属所包围。与激光束同轴的辅助气体，把孔洞周围的熔融材料带走、驱除。这种切割机制的功率密度在107W/cm2左右。
3、氧化熔化切割
如果在熔化切割过程中吹送氧气，作为切割辅助气体，材料在激光束照射下被点燃，与氧气发生激烈的化学反应，从而产生另一热源，称为氧化熔化切割。
（1）材料表面在激光束照射下，很快被加热到燃点温度，与氧气发生激烈的燃烧反应放出大量热量，在此热量作用下，材料内部形成充满蒸汽的小孔，而小孔周围为熔融的加工材料所包围。
（2）燃烧物质转移成熔渣，控制氧和加工材料的燃烧速度，氧气流速越高，燃烧化学反应和去除熔渣的速度也越快。但是，如果氧气流速过快，将导致割缝出口处的反应产物即金属氧化物的快速冷却，对切割质量造成不利影响。
（3）切割过程存在两个热源：激光束照射能和化学反应所产生的热能。据估计，切割碳钢时，氧化反应所产生的热能约占切割所需能量的60%。
（4）在氧化熔化切割过程中，如果氧化燃烧的速度高于激光束移动速度，割缝将变宽且粗糙，反之，如果移动速度慢，则割缝窄而光滑。
4、导向断裂切割
某些受热易破坏的脆性材料，通过激光加热，引起定向加热梯度、高机械应力和严重机械变形，从而形成裂缝，裂缝原则光束移动方向不断生成，最终将材料切断，称为导向断裂切割。如果保持均衡的热梯度，激光束可引导裂缝在任何需要的方向产生。导向断裂切割切勿使用太高的功率，否则会引起无规则龟裂或者材料表面熔化，导致切割失败。

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