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激光金属切削加工工艺及分类

  2020-10-19         Chris         8020

CO2激光切割时,在激光束的出口安装喷嘴,喷入氧气、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。 YAG固体激光切割

激光切割的分类

CO2激光切割机

   CO2激光切割时,在激光束的出口安装喷嘴,喷入氧气、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。

 YAG固体激光切割

   YAG固体激光切割成本低,稳定性好,但能效普遍低于3%。目前该产品的输出功率大多在800W以下。产品输出能量小,主要用于冲孔、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。

光纤激光切割

   通过光纤传输,光纤激光切割精度高、易于维护、切割速度快等特点,在4毫米薄钢板的切割有很大的优势,但在固体激光器的波长的影响,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。此外,光纤激光加工需要在一个完全封闭的环境中进行,这样设备工作将受到限制,与CO2激光切割相比还不够普遍而且切割材料也受限制。

 


切割方法:

激光熔化切割

1)激光熔化切割使工件部分熔融后,利用气流将熔化材料喷射出来。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化切割。

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化切割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。

此类切割方式的质量比熔化切割的质量差。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。这种工艺不能用于木材和一些陶瓷,它们通常需要更厚的切口。

1)激光气化切割,最佳的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)板有一定的厚度。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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