激光切割的分类与应用

  2020-05-27         Chris         7916

激光切割方法:

1. 汽化切割。

在激光气化和切割的过程中，材料的表面温度以一定的速度上升到沸点，避免了传热引起的熔化，使一些材料汽化成蒸汽消失，一些材料被吹走

从狭缝的底部喷出的辅助气体流。这需要非常高的激光功率。

材料的厚度不能超过激光束的直径，以防止蒸汽在狭缝壁上凝结。

因此，该工艺只适用于必须避免排除熔融材料的应用场合。这种方法实际上只在很小的铁基合金领域中使用。

这个过程不能用于材料，如木材和某些陶瓷，它们没有融化状态，因此不太可能让材料再次凝结。此外，这些材料通常用于实现更厚的切口。在激光气化切割中，对

最佳光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。

激光功率和气化热对最佳焦距只有一定的影响。在板厚一定的情况下，最大切割速度与材料的气化温度成反比。所需的激光功率密度大于108W/cm2，取决于材料、切割深度和光束聚焦。在激光功率足够的情况下，板材厚度一定时，最大切割速度受气体射流速度的限制。

2. 融化和削减。

在激光熔切中，工件被部分熔化，熔化的材料被气流喷射出来。因为这种材料只在液态下传输，所以这个过程被称为激光熔切。

激光束加上高纯度的惰性切割气体，使熔化的材料离开狭缝，气体本身不参与切割。

激光熔切比气化切割能达到更高的切割速度。气化通常比熔化材料需要更多的能量。在激光熔切中，激光束只被部分吸收。

最大切削速度随激光功率的增大而增大，随板厚和材料熔化温度的增大而减小。在激光功率一定的情况下，限制因素是狭缝处的压力和材料的导热系数。激光熔切铁钛材料，无需氧化切割。

激光功率密度在104W/cm2到105w /cm2之间，产生熔化，但小于气化。

3、氧化熔融切割(激光火焰切割)。

熔化切割通常使用一种惰性气体,如果它被氧气或其他活性气体,这种材料被点燃一束激光的照射下,与氧有一场激烈的化学反应产生另一个热源,这样材料进一步加热,被称为氧化熔化切割。

由于这种影响，对于相同厚度的结构钢，用这种方法得到的切削速度要高于熔化切削得到的切削速度。另一方面，这种方法可能具有较低的缺口质量比熔化切割。事实上，它会产生更宽的裂缝，更明显的粗糙度，增加的热量影响区域，以及更差的边缘质量。激光火焰切割不适合加工精密模型和尖角(有烧断尖角的危险)。脉冲激光可以用来限制热冲击和激光的功率

决定切割速度。在激光功率一定的情况下，限制因素是氧的供应和材料的导热系数。

4. 控制断裂和切割。

对于易受热损伤的脆性材料，可采用激光束加热的方式进行高速可控切割，即受控断裂切割。这一切割过程的主要内容是:激光束加热小面积的脆性材料，产生a

区域内热梯度大，机械变形严重，导致材料中裂纹的形成。只要加热梯度是平衡的，激光束就可以将裂纹导向任何想要的方向。

2)激光分类:

二氧化碳气体激光器

自从引进激光技术切割金属薄片以来，二氧化碳激光器一直占据着市场主导地位。二氧化碳激光器需要大量的能量来激发氮分子与二氧化碳分子(激光气体)碰撞，使它们释放光子，最终形成一束激光

通过金属。谐振腔内的分子活动不仅发出光，也发出热，这就需要一个冷却系统来冷却激光气体。

这意味着在冷却过程中会消耗更多的能量，从而进一步降低能源效率。

光纤激光器

本机采用光纤激光器，占地面积小，激光光源和冷却系统也较小。没有激光输气管道，不需要调节镜头。一个2kw或3kw的光纤激光光源只需要消耗4kw或6kw二氧化碳的50%的能量

激光光源达到了同样的性能，而且它更快，消耗更少的能量，对环境的影响也更小。

光纤激光器使用固态二极管来泵送双包层掺镱光纤中的分子。被激发的光多次通过纤芯，然后激光通过纤芯传输到聚焦头进行切割。因为所有的分子碰撞

放置在光纤内部，不需要激光气体，因此所需能量大大降低——大约是二氧化碳激光的三分之一。当产生的热量减少时，冷却器的大小就会减小。总之，光纤激光器的总能量消耗比CO2激光器低70%

在相同的性能下。

这个矢量描述了激光的路径，它更平滑。这样的激光系统切割出的覆膜边缘轮廓整齐圆润，光滑无毛刺，无溢边。使用开窗等模具加工方法开窗后会在开窗处出现打孔后的毛刺和溢流，这种毛刺和溢流焊后焊盘很难去除，会直接影响后续镀层的质量。