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钢板激光切割工艺

发布时间:2020-06-18   点击次数:151次

激光切割工艺采用激光束照射到钢板表面时释放的能量来使不锈钢熔化并蒸发。激光源一般用二氧化碳激光束,工作功率为500~2500瓦。该功率的水平比许多家用电暖气所需要的功率还低,但是,通过透镜和反射镜,激光束聚集在很小的区域。能量的高度集中能够进行迅速局部加热,使不锈钢蒸发。此外,由于能量非常集中,所以,仅有少量热传到钢材的其它部分,所造成的变形很小或没有变形,利用激光可以非常准确的切割复杂形状的坯料,所切割的坯料不必再作进一步的处理。

 

激光切割工艺分为:

1. 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很快,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。

2. 熔化切割 :

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

3. 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。具体描述如下:
  (1)材料表面在激光束的照射下很快被加热到燃点温度,随之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,而小孔的周围为熔融的金属壁所包围。
  (2)燃烧物质转移成熔渣控制氧和金属的燃烧速度,同时氧气扩散通过熔渣到达点火前沿的快慢也对燃烧速度有很大的影响。氧气流速越高,燃烧化学反应和去除熔渣的速度也越快。当然,氧气流速不是越高越好,因为流速过快会导致切缝出口处反应产物即金属氧化物的快速冷却,这对切割质量也是不利的。
  (3)显然,氧化熔化切割过程存在着两个热源,即激光照射能和氧与金属化学反应产生的热能。据估计,切割钢时,氧化反应放出的热量要占到切割所需全部能量的60%左右。很明显,与惰性气体比较,使用氧作辅助气体可获得较高的切割速度。
  (4)在拥有两个热源的氧化熔化切割过程中,如果氧的燃烧速度高于激光束的移动速度,割缝显得宽而粗糙。如果激光束移动的速度比氧的燃烧速度快,则所得切缝狭而光滑。

4. 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。

与传统工艺对比

常见的传统切割工艺有水切割、电火花加工、气燃体切割、等离子切割、模冲切割、锯切割、线切割、激光切割等。

此表为激光切割工艺与传统切割工艺的对比

切割工艺

激光切割

气燃体切割

等离子切割

模冲

锯切

线切割

水切割

电火花加工

切缝

很小

很大

较大

较小

较大

较小

较大

很小

变形

很小

严重

较大

较大

较小

很小

很小

精度

图形变更

很容易

较容易

较容易

容易

容易

容易

速度

较高

较高

很慢

很慢

较高

很慢

费用

较低

较低

较低

较低

较高

很高

很高

由上表可见,激光加工在整体上存在这明显的优势!不论是从精度、速度、还是费用上激光加工的优势都很明显。而且在图形变更上也比其他的加工方法容易的很多。由此看来激光加工是现代工业生产上不可缺少的必备加工手法。

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