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激光切割技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中,可大大減少加工時(shí)間,降低加工成本,提高工件質(zhì)量。現(xiàn)代的激光成了人們所幻想追求的“削鐵如泥”的“寶劍”。 以金運(yùn)激光CO2激光切割機(jī)為例,整個(gè)系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、排煙和吹氣保護(hù)系統(tǒng)等組成,采用最先進(jìn)的數(shù)控模式實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)及激光不受速度影響的等能量切割,同時(shí)支持DXP、PLT、CNC等圖形格式并強(qiáng)化界面圖形繪制處理能力;采用性能優(yōu)越的進(jìn)口伺服電機(jī)和傳動(dòng)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)在高速狀態(tài)下良好的運(yùn)動(dòng)精度。
主要工藝有以下幾種:
1、汽化切割。
在高功率密度激光束的加熱下,材料表面溫度升至沸點(diǎn)溫度的速度是如此之快,足以避免熱傳導(dǎo)造成的熔化,于是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣體流吹走。一些不能熔化的材料,如木材、碳素材料和某些塑料就是通過(guò)這種汽化切割方法切割成形的。
汽化切割過(guò)程中,蒸汽隨身帶走熔化質(zhì)點(diǎn)和沖刷碎屑,形成孔洞。汽化過(guò)程中,大約40%的材料化作蒸汽消失,而有60%的材料是以熔滴的形式被氣流驅(qū)除的。
2、熔化切割。
當(dāng)入射的激光束功率密度超過(guò)某一值后,光束照射點(diǎn)處材料內(nèi)部開(kāi)始蒸發(fā),形成孔洞。一旦這種小孔形成,它將作為黑體吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金屬壁所包圍,然后,與光束同軸的輔助氣流把孔洞周圍的熔融材料帶走。隨著工件移動(dòng),小孔按切割方向同步橫移形成一條切縫。激光束繼續(xù)沿著這條縫的前沿照射,熔化材料持續(xù)或脈動(dòng)地從縫內(nèi)被吹走。
3、氧化熔化切割。
熔化切割一般使用惰性氣體,如果代之以氧氣或其它活性氣體,材料在激光束的照射下被點(diǎn)燃,與氧氣發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生另一熱源,稱為氧化熔化切割。具
4、控制斷裂切割。
對(duì)于容易受熱破壞的脆性材料,通過(guò)激光束加熱進(jìn)行高速、可控的切斷,稱為控制斷裂切割。這種切割過(guò)程主要內(nèi)容是:激光束加熱脆性材料小塊區(qū)域,引起該區(qū)域大的熱梯度和嚴(yán)重的機(jī)械變形,導(dǎo)致材料形成裂縫。只要保持均衡的加熱梯度,激光束可引導(dǎo)裂縫在任何需要的方向產(chǎn)生。
要注意的是,這種控制斷裂切割不適合切割銳角和角邊切縫。切割特大封閉外形也不容易獲得成功??刂茢嗔亚懈钏俣瓤?,不需要太高的功率,否則會(huì)引起工件表面熔化,破壞切縫邊緣。其主要控制參數(shù)是激光功率和光斑尺寸大小。