
激光切割加工的原理可以概括為以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):
一、基本原理
激光切割是利用高功率密度的激光束作為熱源,通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù),按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的切割軌跡,照射到被加工工件上。激光束的能量使被照射的材料表面迅速熔化、汽化或分解,同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流(或產(chǎn)生的金屬蒸氣壓力)將熔融或氣化的物質(zhì)吹離,從而在材料上形成微小的切縫,實(shí)現(xiàn)切割目的。
二、具體過程
激光束聚焦:激光束通過聚焦鏡聚焦成很小的光點(diǎn),聚焦后的激光束能量密度極高,能夠迅速加熱材料*熔化及氣化溫度。
材料熔化與氣化:當(dāng)激光束照射到材料表面時(shí),材料迅速吸收激光能量并被加熱*熔化及氣化溫度。部分材料直接化作蒸汽逸去,部分材料則熔化成液態(tài)。
吹除熔融物:與激光束同軸的高速氣流(如氧氣、氮?dú)獾龋⑷刍驓饣说牟牧蠌牟牧舷虏看党?,確保切縫的清晰和連續(xù)。
光束與材料相對(duì)移動(dòng):隨著光束與材料的相對(duì)移動(dòng),孔洞逐漸擴(kuò)展并形成寬度很窄的切縫,從而實(shí)現(xiàn)材料的切割。
三、切割機(jī)制分類
根據(jù)激光切割的機(jī)理,可以將其分為以下幾類:
氣化切割:工件在激光作用下快速加熱*沸點(diǎn),部分材料化作蒸汽逸去,部分材料為噴出物從切割縫底部吹走。這種切割方式需要較大的激光功率和功率密度,多用于極薄金屬材料和非金屬材料的切割。
熔化切割:激光將工件加熱*熔化狀態(tài),與光束同軸的氬、氦、氮等輔助氣流將熔化材料從切縫中吹掉。這種切割方式適用于較厚的金屬材料。
激光氧氣切割:金屬被激光迅速加熱*燃點(diǎn)以上,與氧發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)(即燃燒),放出大量的熱,又加熱下一層金屬。金屬被繼續(xù)氧化,并借助氣體壓力將氧化物從切縫中吹掉。這種切割方式主要用于碳鋼等易氧化的金屬材料的加工。
控制斷裂切割:這種切割方式通過激光束在材料內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力或裂紋,進(jìn)而控制材料的斷裂過程來實(shí)現(xiàn)切割。不過,這種切割方式在實(shí)際應(yīng)用中相對(duì)較少見。
四、特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)
激光切割加工具有以下特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì):
切割質(zhì)量好:切口細(xì)窄、表面光潔美觀、工件變形小、切割精度高。
切割效率高:整個(gè)切割過程可以全部實(shí)現(xiàn)數(shù)控,切割速度快。
非接觸式切割:與工件無接觸,不存在工具磨損問題。
適用范圍廣:可用于各種金屬材料和非金屬材料的切割加工。
綜上所述,激光切割加工是一種高效、精確、非接觸的加工方式,在現(xiàn)代制造業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。