激光切割加工是激光加工中廣泛使用的技術。脈沖激光適用于金屬材料,連續(xù)激光適用于非金屬材料,是激光切割加工技術的重要應用領域。激光束結合計算機控制的自動設備,具有無限的仿形切割能力,切割軌跡易于修改。激光切割加工無機械變形,無刀具磨損,易于實現(xiàn)自動生產(chǎn)。
激光切割加工廣泛應用于鈑金加工、五金加工、廣告制作、廚具、汽車、燈具、鋸片、電梯、金屬工藝品、紡織機械、糧食機械、眼鏡生產(chǎn)、航空航天、醫(yī)療設備、儀器儀表等行業(yè)。特別是鈑金加工行業(yè)取代了傳統(tǒng)的加工方法,深受行業(yè)用戶的青睞。
1.激光切割加工技術。
激光切割加工是利用高功率密度激光束照射切割材料,使材料迅速加熱到蒸發(fā)溫度,蒸發(fā)形成孔。隨著光束在材料上的運動,孔不斷形成狹窄(約0.1mm)的縫隙,完成材料的切割。
激光切割加工可分為激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧切割、激光切割加工和可控切割。
1.激光汽化切割。
利用高能密度激光束加熱工件,溫度迅速上升,在很短的時間內(nèi)達到材料的沸點。蒸汽高速噴射,在材料上形成缺口。材料的汽化熱一般很大,因此激光汽化切割需要很大的功率和功率密度。
激光蒸發(fā)用于切割薄金屬和非金屬材料(如紙、布、木材、塑料、橡膠、泡沫等。).超短脈沖激光使該技術可以應用于其他材料。金屬中的自由電子吸收激光并劇烈加熱。激光脈沖不與熔融顆粒和等離子體反應,物質直接升華,沒有時間以熱的形式將能量轉移到周圍物質。皮秒脈沖燒蝕過程中沒有明顯的熱效應。熔化和毛刺形成。
2.激光熔化切割。
在激光熔化切割中,熔化金屬材料通過激光加熱,然后通過與光束同軸的噴嘴注入非氧化氣體(AR.he.N等。),液態(tài)金屬被氣體的強壓排出,形成切口。激光熔化切割不需要完全蒸發(fā)金屬,所需能量僅為蒸發(fā)切割的1/10。
激光熔切主要用于切割不銹鋼、鈦、鋁及其合金等不氧化材料或活性金屬,也可用于切割陶瓷等其他易熔材料。
3.激光氧切割(火焰切割)
激光氧切割的原理類似于氧乙炔切割。它使用激光作為預熱熱源,氧氣和其他活性氣體作為切割氣體。一方面,注氣體與切割金屬發(fā)生氧化反應,釋放大量氧化熱;另一方面,它將熔化的氧化物吹出反應區(qū),在金屬上形成缺口。由于切割過程中氧化反應產(chǎn)生大量熱量,激光氧切割所需能量僅為熔化切割的一半,切割速度遠高于激光汽化切割和熔化切割。激光氧切割主要用于碳鋼、鈦鋼、熱處理鋼等易氧化金屬材料。
4.激光標記和斷裂控制。
激光雕刻是利用高能量密度的激光掃描脆性材料的表面,使材料加熱蒸發(fā)成小槽,然后施加一定的壓力,脆性材料沿著小槽產(chǎn)生裂紋。激光雕刻激光器一般調(diào)q激光器和CO2激光器。
控制斷裂是利用激光開槽產(chǎn)生的陡峭溫度分布在脆性材料中產(chǎn)生局部熱應力,使材料沿小槽斷裂。