由于激光切割機(jī)發(fā)出的光束里的光子特性高度一致,因此可以會(huì)聚成微小的光點(diǎn),在局部形成較高的功率密度,足以瞬間氣化材料而形成孔洞。隨著光點(diǎn)的移動(dòng),這些依次排列的孔洞就匯聚成一道很窄的切縫,進(jìn)而完成分割。
激光切割機(jī)工作時(shí)可以根據(jù)需要采取熔化、氣化、燒蝕或加熱至燃點(diǎn),破壞局部點(diǎn)的結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度。同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流驅(qū)散已汽化或融化的物質(zhì),實(shí)現(xiàn)材料的分割,屬于熱加工的范疇。
激光切割可分為氣化、融化、氧化及劃片與控制斷裂四種加工模式,分述如下:
汽化:這種模式的瞬間局部功率之高,使得光點(diǎn)處的物質(zhì)瞬間被汽化而形成切口,需要機(jī)器的功率水平相當(dāng)高,對(duì)光線的會(huì)聚水平也提出了很高的要求。一般用于比較薄的金屬板與塑料、橡膠、紙張、母材、布匹等非金屬材料的分割。
融化:加工時(shí)將光點(diǎn)處的物質(zhì)加熱到融化狀態(tài),同時(shí)與光束同軸的高速氣流噴出非氧化性氣體如氬氣、氫氣、氮?dú)獾龋繗饬鞯膹?qiáng)大吹力驅(qū)散已成液態(tài)的物質(zhì)。需要的功率水平一般要比汽化模式低一個(gè)數(shù)量級(jí)。主要用于分割不易氧化或活性金屬,如鈦、鋁、不銹鋼等。
氧化:原理類似乙炔割,只是將加熱源換成了光點(diǎn)。噴射的氧氣會(huì)將反應(yīng)后的殘?jiān)党龇磻?yīng)區(qū),由于借助了氧化反應(yīng)放出的大量熱量,進(jìn)一步降低了所需的功率水平,只有融化模式的一半,而速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于汽化與融化,適合各種鋼材等易于氧化的金屬。劃片與控制斷裂:對(duì)于某些脆性物質(zhì),只要在表面刻出一道淺槽,再施加一定的壓力就可以沿淺槽斷裂,也可以利用刻槽時(shí)溫度陡升產(chǎn)生的局部熱應(yīng)力讓其沿淺槽裂開(kāi)。
激光切割與其他熱割裂方法相比,速度快、質(zhì)量高。具體體現(xiàn)在切口細(xì)窄,切縫兩邊平行且與表面垂直,尺寸精度可達(dá)±0.05mm。表面粗糙度只有幾十微米,甚至可以直接使用。切縫附近材料的性能也幾乎不受影響。
速度快且無(wú)需固定,也沒(méi)有工具的磨損。過(guò)程噪聲低,振動(dòng)小,沒(méi)污染??杉庸そ饘?、非金屬以及復(fù)合材料等,而且由于自動(dòng)化程度高,可實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工,還可進(jìn)行三維的切削。目前還只能分割中低厚度的板材和管材,設(shè)備投資大。
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