激光切割的四种主要方法

激光切割是一种高能量，密度受控的非接触式加工方法。激光束被聚焦以形成具有高能量密度的斑点，并且具有许多切割特征。激光切割主要有四种不同的切割方法来应对不同的情况。 1.熔体切割在激光熔体切割中，工件被部分熔化，而熔化的材料则通过气流排出。由于材料的转移仅在液体状态下发生，因此此过程称为激光熔融切割。激光束与高纯度惰性切割气体匹配，以使熔融材料离开切缝，并且气体本身不参与切割。激光熔融切割比气化切割可提高切割速度。气化所需的能量通常高于熔化材料所需的能量。在激光熔体切割中，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，并且随着片材的厚度增加和材料的熔化温度增加而几乎成反比地减小。在激光功率恒定的情况下，限制因素是切缝处的气压和材料的热导率。激光熔融切割可为铁材料和钛金属提供无氧化物的切割。对于钢铁材料，产生熔化但小于气化的激光功率密度在104 W / cm 2和105 W / cm 2之间。 2，汽化切割在激光气化切割过程中，物料的表面温度上升到沸点温度是如此之快，足以避免因热传导而引起的熔化，因此汽化成蒸汽的一些物料消失了，有些缝隙中的喷雾状物料底部气流被辅助气流吹走。在这种情况下，需要非常高的激光功率。为了防止材料蒸气凝结到狭缝壁上，材料的厚度不得超过激光束的直径。因此，该处理仅适用于需要避免熔融材料排除的应用。该处理实际上仅在铁基合金的小范围使用中使用。此处理不能用于未熔化的材料（例如木材和某些陶瓷），因此不太可能使材料蒸气冷凝。另外，这些材料通常需要较厚的切口。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聚焦位置有一定影响。在片材的厚度恒定的情况下，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108 W / cm2，并取决于材料，切割深度和光束聚焦位置。在片材的厚度恒定的情况下，假设具有足够的激光功率，则切割速度受到气体喷射速度的限制。 3，控制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高速，可控制的切割称为控制断裂切割。该切割过程的主要内容是激光束加热了脆性材料的一小块区域，导致该区域较大的热梯度和严重的机械变形，从而导致材料形成裂纹。只要保持平衡的加热梯度，激光束就可以引导裂纹沿任何所需方向发生。 4，氧化熔融切割（激光火焰切割）熔融切割一般使用惰性气体，如果被氧气或其他反应性气体代替，则材料被激光束点燃，与氧气发生强烈的化学反应而产生另一种热源，该材料被进一步加热，称为氧化熔融切割。由于这种作用，对于相同厚度的结构钢，通过这种方法可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，它会产生较宽的缝隙，明显的粗糙度，增加的热影响区和较差的边缘质量。在加工精密模型和尖角时，激光火焰切割效果不好（存在燃烧尖角的危险）。脉冲模式激光器可用于限制热效应，并且功率激光的r决定切割速度。在激光功率恒定的情况下，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。