四大类激光切割技术浅析

激光加工中心服务助手 2018-07-03 17:46:33


  激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件,使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点,同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质,从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。


  激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。


激光气化切割

   利用高能量密度的激光束加热工件,使温度迅速上升,在非常短的时间内达到材料的沸点,材料开始汽化,形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大,在蒸气喷出的同时,在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大,所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度。

  激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料(如纸、布、木材、塑料和橡皮等)的切割。

激光熔化切割

   激光熔化切割时,用激光加热使金属材料熔化,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,形成切口。激光熔化切割不需要使金属完全汽化,所需能量只有汽化切割的1/10。

  激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割,如不锈钢、钛、铝及其合金等。


激光氧气切割

  激光氧气切割原理类似于氧乙炔切割。它是用激光作为预热热源,用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用,发生氧化反应,放出大量的氧化热;另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出,在金属中形成切口。由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热,所以激光氧气切割所需要的能量只是熔化切割的1/2,而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。


  激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。

激光划片与控制断裂

   激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描,使材料受热蒸发出一条小槽,然后施加一定的压力,脆性材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。

  控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布,在脆性材料中产生局部热应力,使材料沿小槽断开。


         随着科技的发展,很多人都认识了解到了不锈钢加工,近年来不锈钢加工设备也有了较快的发展,在不锈钢加工中使用的激光是一把光刀,可以灵活多形的切割,切品小,切割面光滑/平整,已应用于工业生产中,下面主要讲一下与刀模相比有那些优越性。


       不锈钢加工在工业制造系统占有份量很重的金属加工业,许多金属材料,不管它是什么样的硬度,都可以进行无变形切割。当然,对高反射率材料,如金、银、铜和铝合金,它们也是好的传热导体,因此不锈钢加工很困难,甚至不能切割。


      不锈钢激光加工无毛刺、皱折、精度高,优于等离子切割。对许多机电制造行业来说,由于微机程序控制的现代不锈钢加工系统能方便切割不同形状与尺寸的工件,它往往比冲切、模压工艺更被优先选用;尽管它加工速度还慢于模冲,但它没有模具消耗,无须修理模具,还节约更换模具时间,从而节省了加工费用,降低了生产成本,所以从总体上考虑是更合算的。


       另一方面,从如何使模具适应工件设计尺寸和形状变化角度看,不锈钢加工也可发挥其精确、重现性好的优势。作为层叠模具的优先制造手段,由于不需要高级模具制作工,不锈钢加工运转费用也并不昂贵,因此还能明显的降低模具制造费用。不锈钢加工模具还带来的附加好处是模具切边会产生一个浅硬化层(热影响区),提高模具运行中的耐磨性。不锈钢加工的无接触特点给圆锯片切割成形带来无应力优势,由于提高了锯片使用寿命。


        不锈钢加工机最大的特点就是免模,不需要开模就可以直接成形,正在逐步取代传统的刀模,不锈钢加工机更灵活多变,展现形式更好,将会有更大的发展空间。


来源:光易网