激光切開是一種高能量、密度可控性好的無觸摸加工方式。激光束聚集后構(gòu)成具有高能量密度的光斑,應(yīng)用于切開有許多特征。 該加工不能用于,像木材和某些陶瓷等,那些沒有熔化狀況因而不太可能讓材料蒸氣再凝集的材料。別的,這些材料一般要到達(dá)更厚的堵截。在激光切開加工中,優(yōu)光束聚集取決于材料厚度和光束質(zhì)量。激光功率和氣化熱對優(yōu)焦點方位只有必定的影響。在板材厚度必定的情況下,大切開速度反比于材料的氣化溫度。所需的激光功率密度要大于108W/cm2,而且取決于材料、切開深度和光束焦點方位。在板材厚度必定的情況下,假設(shè)有滿足的激光功率,大切開速度遭到氣體射流速度的束縛。
控制開裂切開
關(guān)于簡單受熱破壞的脆性材料,通過激光束加熱進(jìn)行高速、可控的堵截,稱為控制開裂切開。這種切開進(jìn)程主要內(nèi)容是:激光束加熱脆性材料小塊區(qū)域,引起該區(qū)域大的熱梯度和嚴(yán)峻的機械變形,導(dǎo)致材料構(gòu)成裂縫。只需保持均衡的加熱梯度,激光束可引導(dǎo)裂縫在任何需要的方向發(fā)生。
熔化切開
在激光熔化切開中,工件被部分熔化后憑借氣流把熔化的材料噴發(fā)出去。因為材料的轉(zhuǎn)移只發(fā)生在其液態(tài)情況下,所以該進(jìn)程被稱作激光熔化切開。
激光光束配上高純慵懶切開氣體促進(jìn)熔化的材料脫離割縫,而氣體本身不參于切開。激光熔化切開可以得到比氣化切開更高的切開速度。氣化所需的能量一般高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切開中,激光光束只被部分吸收。大切開速度跟著激光功率的增加而增加,跟著板材厚度的增加和材料熔化溫度的增加而簡直反比例地減小。在激光功率必定的情況下,束縛因數(shù)便是割縫處的氣壓和材料的熱傳導(dǎo)率。激光熔化切開關(guān)于鐵制材料和鈦金屬可以得到無氧化堵截。發(fā)生熔化但不到氣化的激光功率密度,關(guān)于鋼材料來說,在 104W/cm2——105W/cm2之間。
氧化熔化切開(激光火焰切開)
熔化切開一般運用慵懶氣體,假設(shè)代之以氧氣或其它活性氣體,材料在激光束的照射下被點著,與氧氣發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生另一熱源,使材料進(jìn)一步加熱,稱為氧化熔化切開。
由于此效應(yīng),關(guān)于相同厚度的結(jié)構(gòu)鋼,選用該辦法可得到的切開速率比熔化切開要高。另一方面,該辦法和熔化切開相比可能堵截質(zhì)量更差。實際上它會生成更寬的割縫、明顯的粗糙度、增加的熱影響區(qū)和更差的邊際質(zhì)量。激光火焰切開在加工精密模型和尖角時是欠好的(有燒掉尖角的危險)??梢赃\用脈沖形式的激光來束縛熱影響,激光的功率決定切開速度。在激光功率必定的情況下,束縛因數(shù)便是氧氣的供應(yīng)和材料的熱傳導(dǎo)率。
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