激光切割工藝采用激光束照射到鋼板表面時(shí)釋放的能量來使不銹鋼熔化并蒸發(fā)。激光源一般用二氧化碳激光束,工作功率為500~2500瓦。該功率的水平比許多家用電暖氣所需要的功率還低,但是,通過透鏡和反射鏡,激光束聚集在很小的區(qū)域。能量的高度集中能夠進(jìn)行迅速局部加熱,使不銹鋼蒸發(fā)。此外,由于能量非常集中,所以,僅有少量熱傳到鋼材的其它部分,所造成的變形很小或沒有變形,利用激光可以非常準(zhǔn)確的切割復(fù)雜形狀的坯料,所切割的坯料不必再作進(jìn)一步的處理。
激光切割工藝分為:
1. 汽化切割:
在高功率密度激光束的加熱下,材料表面溫度升至沸點(diǎn)溫度的速度很快,足以避免熱傳導(dǎo)造成的熔化,于是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣體流吹走。
2. 熔化切割 :
當(dāng)入射的激光束功率密度超過某一值后,光束照射點(diǎn)處材料內(nèi)部開始蒸發(fā),形成孔洞。一旦這種小孔形成,它將作為黑體吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金屬壁所包圍,然后,與光束同軸的輔助氣流把孔洞周圍的熔融材料帶走。隨著工件移動(dòng),小孔按切割方向同步橫移形成一條切縫。激光束繼續(xù)沿著這條縫的前沿照射,熔化材料持續(xù)或脈動(dòng)地從縫內(nèi)被吹走。
3. 氧化熔化切割 :
熔化切割一般使用惰性氣體,如果代之以氧氣或其它活性氣體,材料在激光束的照射下被點(diǎn)燃,與氧氣發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生另一熱源,稱為氧化熔化切割。具體描述如下:
?。?)材料表面在激光束的照射下很快被加熱到燃點(diǎn)溫度,隨之與氧氣發(fā)生激烈的燃燒反應(yīng),放出大量熱量。在此熱量作用下,材料內(nèi)部形成充滿蒸汽的小孔,而小孔的周圍為熔融的金屬壁所包圍。
?。?)燃燒物質(zhì)轉(zhuǎn)移成熔渣控制氧和金屬的燃燒速度,同時(shí)氧氣擴(kuò)散通過熔渣到達(dá)點(diǎn)火前沿的快慢也對(duì)燃燒速度有很大的影響。氧氣流速越高,燃燒化學(xué)反應(yīng)和去除熔渣的速度也越快。當(dāng)然,氧氣流速不是越高越好,因?yàn)榱魉龠^快會(huì)導(dǎo)致切縫出口處反應(yīng)產(chǎn)物即金屬氧化物的快速冷卻,這對(duì)切割質(zhì)量也是不利的。
?。?)顯然,氧化熔化切割過程存在著兩個(gè)熱源,即激光照射能和氧與金屬化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱能。據(jù)估計(jì),切割鋼時(shí),氧化反應(yīng)放出的熱量要占到切割所需全部能量的60%左右。很明顯,與惰性氣體比較,使用氧作輔助氣體可獲得較高的切割速度。
?。?)在擁有兩個(gè)熱源的氧化熔化切割過程中,如果氧的燃燒速度高于激光束的移動(dòng)速度,割縫顯得寬而粗糙。如果激光束移動(dòng)的速度比氧的燃燒速度快,則所得切縫狹而光滑。
4. 控制斷裂切割 :
對(duì)于容易受熱破壞的脆性材料,通過激光束加熱進(jìn)行高速、可控的切斷,稱為控制斷裂切割。這種切割過程主要內(nèi)容是:激光束加熱脆性材料小塊區(qū)域,引起該區(qū)域大的熱梯度和嚴(yán)重的機(jī)械變形,導(dǎo)致材料形成裂縫。只要保持均衡的加熱梯度,激光束可引導(dǎo)裂縫在任何需要的方向產(chǎn)生。
與傳統(tǒng)工藝對(duì)比
常見的傳統(tǒng)切割工藝有水切割、電火花加工、氣燃體切割、等離子切割、模沖切割、鋸切割、線切割、激光切割等。
此表為激光切割工藝與傳統(tǒng)切割工藝的對(duì)比
切割工藝 | 激光切割 | 氣燃體切割 | 等離子切割 | 模沖 | 鋸切 | 線切割 | 水切割 | 電火花加工 |
切縫 | 很小 | 很大 | 較大 | 較小 | 較大 | 較小 | 較大 | 很小 |
變形 | 很小 | 嚴(yán)重 | 較大 | 較大 | 較小 | 很小 | 小 | 很小 |
精度 | 高 | 低 | 低 | 低 | 低 | 高 | 高 | 高 |
圖形變更 | 很容易 | 較容易 | 較容易 | 難 | 難 | 容易 | 容易 | 容易 |
速度 | 較高 | 低 | 較高 | 高 | 很慢 | 很慢 | 較高 | 很慢 |
費(fèi)用 | 較低 | 較低 | 較低 | 低 | 較低 | 較高 | 很高 | 很高 |
由上表可見,激光加工在整體上存在這明顯的優(yōu)勢!不論是從精度、速度、還是費(fèi)用上激光加工的優(yōu)勢都很明顯。而且在圖形變更上也比其他的加工方法容易的很多。由此看來激光加工是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)上*的*加工手法。
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源:化工儀器網(wǎng)”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,并注明“來源:化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源(非化工儀器網(wǎng))的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。