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激光钣金加工的分类及应用

  2020-09-01         Chris         8773

根据激光发生器的不同,可分为CO2激光切割机、YAG(固态)激光切割机、光纤激光切割机三种激光切割机。

激光切割机的分类

根据激光发生器的不同,可分为CO2激光切割机、YAG(固态)激光切割机、光纤激光切割机三种激光切割机。


CO2激光切割机

CO2激光切割机在激光束出口设有喷嘴,用于喷射氧气、压缩空气或惰性气体N2,提高切割速度,保证切割过程的光滑、清洁。为了提高电源的稳定性和使用寿命,需要用CO2气体激光器来解决高功率激光器的放电稳定性问题。

 

YAG(固体)激光切割机

YAG激光切割机主要用于钻孔、点焊和板材切割。其绿色激光束可用于脉冲或连续波的情况下,具有波长短,光浓度好,适合精密加工,特别是在脉冲孔加工的情况下,也可用于切割、焊接和光刻。YAG固体激光切割机的波长不易被非金属材料吸收,不能切割非金属材料,需要提高供电稳定性和使用寿命。利用半导体光泵开发大容量、长寿命的光源是很有必要的。

 

光纤激光切割机

光纤激光切割机可以通过光纤传播,灵活性前所未有的程度提高,故障点少,维护方便、快速,在4毫米薄钢板的切割有很大的优势,但由于固体激光的波长的影响,在切割厚板的质量很差。光纤激光切割机的波长为1.06 m,不易被非金属材料吸收,所以不能切割非金属材料。光纤激光器的光电转换率高达25%。光纤激光器在耗电量和配套冷却系统参数方面具有明显优势。根据国际安全标准,光纤激光器由于其波长的不同,是危害最大的一类。由于安全原因,光纤激光处理需要在一个完全封闭的环境中进行。光纤激光切割机作为一种新型的激光技术,远不如CO2激光切割机流行。


 

激光核聚变切割

(1)激光熔化切割,工件部分熔化后,利用气流将熔化的材料喷射出来。由于材料的转移只发生在它的液态,这个过程被称为激光熔合切割。

(2)激光束用高纯度惰性切割气体迫使熔化的材料离开狭缝,气体本身不参与切割。

(3)激光熔融切割比气化切割切割速度更快。蒸发所需的能量通常比熔化材料所需的能量高。在激光熔合切割中,激光束只被部分吸收。

(4)最大切割速度随激光功率的增加而增大,随着板厚的增加,材料的熔化温度呈反比增加和降低。当激光功率一定时,狭缝处的气压和材料的导热系数是限制激光功率的因素。

5)铁材料、钛金属激光熔化切割无氧化缺口。对于钢铁材料,熔化而不气化的激光功率密度在104W/cm2 ~ 105W/cm2之间。

 

激光火焰切割

激光火焰切割与激光熔炼的不同之处在于它使用氧气作为切割气体。在氧和被加热金属之间的相互作用的帮助下,发生化学反应,进一步加热材料。对于相同厚度的结构钢,该方法的切削速度高于熔炼法的切削速度。

 

另一方面,切割的质量比熔合切割的质量差。它实际上产生更宽的裂缝,更大的粗糙度,增加热影响区域和较差的边缘质量。

(1)激光火焰切割在加工精密模型和锐角有缺陷(有烧坏锐角的风险)。脉冲模式激光器可以用来限制热影响区域。

(2)确定切削速度的激光功率。当激光功率一定时,限制因素是供氧和材料的导热系数。


 

激光气化切割

在激光气化切割过程中,材料在狭缝处蒸发,这需要很高的激光功率。为了防止材料在狭缝壁上凝结,材料的厚度不能明显大于激光束直径,因此该工艺只适合在不排放熔化材料的情况下使用。这种工艺实际上只应用于很小面积的黑色合金。

 

(1)激光气化切割,最佳光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。

 

(2)激光功率和气化热对最佳聚焦位置有一定的影响。

 

(3)在一定板厚下,最大切割速度与材料气化温度成反比。

 

(4)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位置。

 

(5)有一定厚度的板。假设有足够的激光功率,最大切削速度受到气体射流速度的限制。

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