激光切割的四种主要方法

激光切割是一种非接触式加工方法，具有高能量和良好的密度可控性。激光束被聚焦以形成具有高能量密度的光斑，该光斑具有许多切割特性。而激光切割主要有四种不同的切割方法以应对不同的情况。 1.熔融切割在激光熔融切割中，工件被部分熔化，而熔融材料则通过气流排出。由于材料的转移仅以液态进行，因此此过程称为激光熔化切割。激光束与高纯度惰性切割气体结合会促使熔融材料离开切割槽，但是气体本身并不参与切割。激光熔化切割比气化切割可以获得更高的切割速度。气化所需的能量通常高于熔化材料所需的能量。在激光熔化切割中，激光束仅被部分吸收。切割速度随着激光功率的增加而增加，并且随着板的厚度增加和材料的熔化温度增加而几乎相反地减小。在一定的激光功率的情况下，限制因素是缝隙处的气压和材料的热导率。激光熔化切割可以获得铁材料和钛金属的非氧化切口。对于钢铁材料，熔化但不蒸发的激光功率密度在104 W / cm 2和105 W / cm 2之间。 2.汽化切割在激光汽化切割的过程中，材料表面温度的速度上升到沸点温度如此之快，以至于可以避免由于热传导引起的熔化，因此部分材料汽化成蒸汽并消失，部分材料从狭缝中弹出。辅助气流将底部吹走。在这种情况下，需要非常高的激光功率。为了防止材料蒸汽在狭缝壁上冷凝，材料的厚度不得大大超过激光束的直径。因此，该方法仅适用于需要避免熔融材料排除的应用。该过程实际上仅在使用铁基合金的小领域中使用。该方法不能用于未处于熔融状态的材料，例如木材和某些陶瓷，因此不太可能使材料蒸气再次凝结。此外，这些材料通常会切得更厚。在激光气化切割中，最佳光束聚焦取决于材料的厚度和光束质量。激光功率和汽化热仅对最佳焦点位置有一定影响。在一定的板厚的情况下，切割速度与材料的汽化温度成反比。所需的激光功率密度大于108W / cm2，并取决于材料，切割深度和光束聚焦位置。在一定的板厚的情况下，假设有足够的激光功率，切割速度受气体喷射速度的限制。 3.受控断裂切割对于易受热损坏的脆性材料，通过激光束加热进行的高速受控切割称为受控断裂切割。这种切割过程的主要内容是：激光束加热脆性材料的小面积，导致该区域大的热梯度和严重的机械变形，导致材料中形成裂纹。只要保持平衡的加热梯度，激光束就可以沿任何所需方向引导裂纹。 4.氧化熔融切割（激光火焰切割）熔融切割通常使用惰性气体。如果用氧气或其他活性气体代替，则材料会在激光束的照射下被点燃，并且与氧气的激烈化学反应会产生另一种热源。进一步加热该材料称为氧化熔融切割。由于这种作用，对于相同厚度的结构钢，通过这种方法获得的切削速度要比熔融切削的切削速度高。另一方面，这种方法的切割质量可能比熔融切割差。实际上，它将产生较宽的缝隙，明显的粗糙度，增加的热影响区和较差的边缘质量。激光火焰切割不适用于加工精密模型和尖角（有烧掉尖角的危险）。可以使用脉冲激光限制热效应，而激光功率决定切割速度。当激光功率恒定时，限制因素是氧气的供应和材料的热导率。以上是四种最常用的激光切割方法。用户可以根据切割设备的功率，加工要求和材料特性确定切割计划。