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激光切割介绍及特点

Writer: admin Time:2022-07-13 Browse:143

  OE娱乐娱乐激光切割的原理:激光切割是用聚焦镜将激光束聚焦在材料表面,使材料熔 化,同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料,并使激光束与材料沿一 定轨迹作相对运动,从而形成一定形状的切缝。 激光切割的应用领域:机床、工程机械、电气开关制造、电梯制造、粮食机 械、纺织机械、机车制造、农林机械、食品机械、特种汽车、石油机械制造、 航 空航天、环保设备、家用电器制造、大电机硅钢片等各种机械制造加工行业。

  1.精度高:定位精度 0.05mm,重复定位精度 0.02 mm 2.切缝窄:激光束聚焦成很小的光点,使焦点处达到很高的功率密度,材料很 快加热至气化程度,蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动,使孔洞 连续形成宽度很窄的切缝。切口宽度一般为 0.10~0.20mm。 3.切割面光滑:切割面无毛刺,切口表面粗糙度一般控制在 Ra12.5 以内。 4.速度快:切割速度可达 10m/min,最大定位速度可达 70m/min,比线切割的 速度快很多。 5.切割质量好:无接触切割,切边受热影响很小,基本没有工件热变形,完全 避免材料冲剪时形成的塌边,切缝一般不需要二次加工。 6.不损伤工件:激光切割头不会与材料表面相接触,保证不划伤工件。 7.不受被切材料的硬度影响:激光可以对钢板、不锈钢、铝合金板、硬质合金 等进行加工,不管什么样的硬度,都可以进行无变形切割。 8.不受工件形状的影响:激光加工柔性好,可以加工任意图形,可以切割管材 及其它异型材。 9.可以对非金属进行切割加工:如塑料、木材、PVC、 皮革、纺织品、有机玻 璃等。 10.节约模具投资:激光加工不需模具,没有模具消耗,无须修理模具,节约更 换模具时间,从而节省了加工费用,降低了生产成本,尤其适合大件产品的 加工。 11.节省材料:采用电脑编程,可以把不同形状的产品进行整张板材料套裁, 最 大限度地提高材料的利用率。 12.提高新产品开发速度:产品图纸形成后,马上可以进行激光加工,在最短的 时间内得到新产品的实物。

  1. 激光切割的切缝窄,工件变形小 激光束聚焦成很小的光点,使焦点处达到很高的功率密度。这时光束输入的 热量远远超过被材料反射、传导或扩散的部分,材料很快加热至汽化程度,蒸发 形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动,使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。 切 边受热影响很小,基本没有工件变形。 切割过程中可添加与被切材料相适合的辅助气体。 钢切割时利用氧作为辅助 气体与熔融金属产生放热化学反应氧化材料,同时帮助吹走割缝内的熔渣。切聚 丙烯一类塑料使用压缩空气,棉、纸等易燃材料切割使用惰性气体。进入喷嘴的 辅助气体还能冷却聚焦透镜,防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。 大多数有机与无机材料都可以用激光切割。 在工业制造系统占有份量很重的 金属加工业,许多金属材料,不管它是什么样的硬度,都可以进行无变形切割。 当然,对高反射率材料,如金、银、铜和铝合金,它们也是好的传热导体,传统 激光切割很困难,最近光纤激光器可进行切割。 激光切割无毛刺、皱折、精度高,优于等离子切割。对许多机电制造行业来 说,由于微机程序控制的现代激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件, 它往往比冲切、模压工艺更被优先选用;尽管它加工速度还慢于模冲,但它没有 模具消耗,无须修理模具,还节约更换模具时间,从而节省了加工费用,降低了 生产成本,所以从总体上考虑是更合算的。 2. 激光切割是一种高能量、密度可控性好的无接触加工 首先,激光光能转换成惊人的热能保持在极小的区域内,可提供(一)狭的 直边割缝;(二)最小的邻近切边的热影响区;(三)极小的局部变形。 其次, 激光束对工件不施加任何力, 它是无接触切割工具, 这就意味着 (四) 工件无机械变形;(五)无刀具磨损,也谈不上刀具的转换问题;(六)切割材 料无须考虑它的硬度,也即激光切割能力不受被切材料的硬度影响,任何硬度的 材料都可以切割。 再次,激光束可控性强,并有高的适应性和柔性,因而(七)与自动化设 备相结合很方便,容易实现切割过程自动化;(八)由于不存在对切割工件的限 制,激光束具有无限的仿形切割能力;(九)与计算机结合,可整张板排料, 节 省材料。 3. 激光切割具有广泛的适应性和灵活性

  与其它常规加工方法相比,激光切割具有更大的适应性。与其他热切割方法 相比, 同样作为热切割过程, 别的方法不能象激光束那样作用于一个极小的区域, 结果导致切口宽、热影响区大和明显的工件变形。激光能切割非金属,而其它热 切割方法则不能。

  1.汽化切割 利用高能量密度的激光束加热工件,使温度迅速上升,在非常短的时间内达 到材料的沸点,材料开始汽化,形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大,在蒸气喷 出的同时,在材料上形成切口。于是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作为喷 出物从切缝底部被辅助气体流吹走。材料的汽化热一般很大,所以激光汽化切割 时需要很大的功率和功率密度。 激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料(如纸、布、木材、塑料和 橡皮等)的切割。 2.熔化切割 激光熔化切割时,用激光加热使金属材料熔化,然后通过与光束同轴的喷嘴 喷吹非氧化性气体(Ar、He、N 等),与光束同轴的辅助气流把孔洞周围的熔融 材料带走。随着工件移动,小孔按切割方向同步横移形成一条切缝。依靠气体的 强大压力使液态金属排出,形成切口。 激光束继续沿着这条缝的前沿照射,熔化材料持续或脉动地从缝内被吹走。 激光熔化切割不需要使金属完全汽化, 激光熔化切割主要用于一些不易氧化 的材料或活性金属的切割,如不锈钢、钛、铝及其合金等。 3.氧化切割 熔化切割一般使用惰性气体,如果代之以氧气或其它活性气体,材料在激光 束的照射下被点燃, 与氧气发生激烈的化学反应而产生另一热源, 称为氧化切割。 氧化切割原理类似于氧乙炔切割。它是用激光作为预热热源,用氧气等活性 气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用,发生氧化反应,放出 大量的氧化热;另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出,在金属中形成 切口。由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热,所以激光氧气切割所需要的 能量只是熔化切割的 1/2,而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。 激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。

  4. 控制断裂切割 对于容易受热破坏的脆性材料,通过激光束加热进行高速、可控的切断, 称 为控制断裂切割。这种切割过程主要内容是:激光束加热脆性材料小块区域, 引 起该区域大的热梯度和严重的机械变形,导致材料形成裂缝。只要保持均衡的加 热梯度,激光束可引导裂缝在任何需要的方向产生。 控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布, 在脆性材料中产生局 部热应力,使材料沿小槽断开。

  大多数激光切割机都由数控程序进行控制操作或做成切割机器人。 激光切割 作为一种精密的加工方法,几乎可以切割所有的材料,包括薄金属板的二维切割 或三维切割。 在汽车制造领域,小汽车顶窗等空间曲线的切割技术都已经获得广泛应用。 德国大众汽车公司用功率为 2000W 的光纤激光器切割形状复杂的车身薄板及各 种曲面件。在航空航天领域,激光切割技术主要用于特种航空材料的切割,如钛 合金、铝合金、镍合金、铬合金、不锈钢、氧化铍、复合材料、塑料、陶瓷及石 英等。用激光切割加工的航空航天零部件有发动机火焰筒、钛合金薄壁机匣、 飞 机框架、钛合金蒙皮、机翼长桁、尾翼壁板、直升机主旋翼、航天飞机陶瓷隔热 瓦等。 激光切割成形技术在非金属材料领域也有着较为广泛的应用。 不仅可以切割 硬度高、脆性大的材料,如氮化硅、陶瓷、石英等;还能切割加工柔性材料, 如 布料、纸张、塑料板、橡胶等,如用激光进行服装剪裁,可节约衣料 10%~12%, 提高功效 3 倍以上。

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