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激光切割方面的知識有哪些要了解?

作者:奔(ben)騰激光(溫(wen)州)有限公司 瀏覽: 發表時間:2022-04-12 14:39:23

早在上世紀70年代,激光就被首次用于切割。在現代工業生產中,激光切割更被廣泛應用于鈑金,塑料、玻璃、陶瓷、半導體以及紡織品、木材和紙質等材料加工。關于激光切割方面的知識有哪些要了解?今天,我們浙江溫州奔騰激光切割設備(bei)公司為您介紹:

激光切割:

當聚焦的(de)激(ji)光(guang)(guang)束(shu)照到工件上時(shi)(shi),照射區域會急(ji)劇(ju)升溫以使材料(liao)熔(rong)化(hua)(hua)或者氣化(hua)(hua)。一旦激(ji)光(guang)(guang)束(shu)穿透(tou)工件,切割過程就開始了:激(ji)光(guang)(guang)束(shu)沿著(zhu)輪廓線移動,同時(shi)(shi)將(jiang)材料(liao)熔(rong)化(hua)(hua)。通常會用一股(gu)噴射氣流將(jiang)熔(rong)融物從(cong)切口吹走,在切割部(bu)分和板架間留下一條窄(zhai)縫,窄(zhai)縫幾乎與聚焦的(de)激(ji)光(guang)(guang)束(shu)等寬。


火焰切割:

火焰切(qie)割是切(qie)割低(di)碳鋼時采用的(de)(de)一種標準(zhun)工藝,采用氧氣作為(wei)切(qie)割氣體。氧氣加壓到高達(da) 6 bar 后吹(chui)進切(qie)口。在那(nei)里,被加熱的(de)(de)金屬與氧氣發(fa)生反應:開始燃燒和氧化。化學反應釋放大量(liang)的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)(達(da)到激光能(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)五倍)輔助激光束進行切(qie)割。


熔化切割:

熔(rong)化(hua)切(qie)割是切(qie)割金屬時(shi)使用(yong)的另(ling)一種標準工(gong)藝。也可(ke)以(yi)用(yong)于切(qie)割其他可(ke)熔(rong)材料,例(li)如(ru)陶瓷。采用(yong)氮氣(qi)或者氬氣(qi)作為切(qie)割氣(qi),氣(qi)壓 2-20 bar 的氣(qi)體(ti)吹(chui)過(guo)切(qie)口。氬氣(qi)和氮氣(qi)是惰性(xing)氣(qi)體(ti),這意味著它們不和切(qie)口中(zhong)的熔(rong)化(hua)金屬發生反應,僅僅將它們向底部吹(chui)走(zou)。同時(shi),惰性(xing)氣(qi)體(ti)可(ke)以(yi)保護切(qie)割邊緣(yuan)不被(bei)空氣(qi)氧化(hua)。


壓縮空氣切割:

壓縮空氣(qi)同樣可以(yi)用來切割(ge)薄板(ban)。空氣(qi)加壓到 5-6 bar 就(jiu)足以(yi)吹走切口中(zhong)的熔融金(jin)屬。由于(yu)空氣(qi)中(zhong)接近 80% 都是氮氣(qi),因此壓縮空氣(qi)切割(ge)基本上屬于(yu)熔化(hua)切割(ge)。


等離子體輔助切割:

如果(guo)參(can)數(shu)選擇恰當,等離(li)子(zi)(zi)體輔助熔(rong)(rong)化切(qie)(qie)割(ge)切(qie)(qie)口中會出(chu)現(xian)等離(li)子(zi)(zi)體云。等離(li)子(zi)(zi)體云由(you)電離(li)的(de)金屬蒸氣和電離(li)的(de)切(qie)(qie)割(ge)氣組(zu)成。等離(li)子(zi)(zi)體云吸(xi)收(shou) CO2 激光的(de)能(neng)量(liang)并(bing)轉化進工件,使更(geng)多(duo)的(de)能(neng)量(liang)耦合到工件,材料會更(geng)快(kuai)熔(rong)(rong)化,從而(er)使切(qie)(qie)割(ge)速度更(geng)快(kuai)。因此,這種切(qie)(qie)割(ge)過程也叫高速等離(li)子(zi)(zi)體切(qie)(qie)割(ge)。等離(li)子(zi)(zi)體云事實(shi)上相對(dui)于固體激光是透明的(de),因此等離(li)子(zi)(zi)體輔助熔(rong)(rong)化切(qie)(qie)割(ge)只能(neng)使用(yong)CO2激光。


氣化切割:

氣化切(qie)割將材(cai)(cai)料蒸發(fa),盡可能減(jian)小了對(dui)周圍(wei)材(cai)(cai)料的(de)熱效應影響。采用(yong)連續 CO2 激光加工(gong)蒸發(fa)低熱量、高吸收的(de)材(cai)(cai)料就可以(yi)達(da)到上述效果,例如(ru)薄的(de)塑料薄膜(mo)以(yi)及木材(cai)(cai)、紙、泡沫等不(bu)熔(rong)化的(de)材(cai)(cai)料。


超短脈(mo)沖(chong)激光使這項技術可以(yi)應(ying)用于其他材(cai)(cai)料。金屬(shu)中的自由電子吸收激光并劇烈升(sheng)溫。激光脈(mo)沖(chong)不與(yu)熔(rong)融的粒子和等離(li)子體反應(ying),材(cai)(cai)料直接升(sheng)華(hua),沒(mei)有時間將能量(liang)以(yi)熱(re)量(liang)的形式傳(chuan)給周(zhou)圍材(cai)(cai)料。皮秒脈(mo)沖(chong)燒蝕(shi)材(cai)(cai)料時沒(mei)有明顯的熱(re)效應(ying),沒(mei)有熔(rong)化和毛刺形成。


參數:調整加工過程

許(xu)多參數(shu)影(ying)響激(ji)光切割過程,其中一些(xie)(xie)取決于激(ji)光器(qi)和(he)機床的(de)技術性能(neng),而另一些(xie)(xie)是變化(hua)的(de)。


偏振度:

偏振(zhen)(zhen)度(du)表(biao)明多(duo)少百分比的激光被轉換。典型(xing)的偏振(zhen)(zhen)度(du)一般(ban)在 90% 左右。這對(dui)于(yu)高質量(liang)的切割已(yi)經足夠(gou)了。


焦點直徑:

焦點直(zhi)徑(jing)影響切(qie)口寬度,可以(yi)通過改變聚焦鏡的焦距改變焦點直(zhi)徑(jing)。更小的焦點直(zhi)徑(jing)意味著更窄的切(qie)口。


焦點位置:

焦點位置決(jue)定(ding)了工件表面上的(de)光束直徑和(he)功率(lv)密(mi)度以(yi)及切(qie)口(kou)的(de)形(xing)狀。


激光功率:

激光功率應和(he)加工類型、材料種類和(he)厚度(du)相(xiang)匹配。功率必須足(zu)夠高以至于工件上的功率密度(du)超出加工閾(yu)值。


工作模式:

連續模式(shi)主要用于(yu)切割毫米到厘(li)米尺寸的金屬(shu)和塑料的標(biao)準輪廓。而為(wei)了熔(rong)化穿孔或者產生(sheng)精(jing)密的輪廓,則采用低頻的脈(mo)沖激光。


切割速度:

激(ji)光功(gong)率(lv)和(he)切(qie)割(ge)速(su)(su)度必須互相(xiang)匹配(pei)。太(tai)快或者太(tai)慢的(de)切(qie)割(ge)速(su)(su)度都會(hui)導致粗糙度的(de)增加和(he)毛刺的(de)形(xing)成。


噴嘴直徑:

噴(pen)(pen)嘴(zui)的直徑(jing)決定了從噴(pen)(pen)嘴(zui)中(zhong)噴(pen)(pen)出的氣(qi)體流量和氣(qi)流形狀。材料(liao)越厚,氣(qi)體噴(pen)(pen)流的直徑(jing)也(ye)要(yao)(yao)越大,相應地,噴(pen)(pen)嘴(zui)口的直徑(jing)也(ye)要(yao)(yao)增大。


氣體純度和氣壓:

氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)經常(chang)用(yong)作(zuo)切(qie)割(ge)(ge)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體。氣(qi)(qi)(qi)(qi)體的純(chun)度(du)和(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)影響切(qie)割(ge)(ge)效果。采用(yong)氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)火焰切(qie)割(ge)(ge)時(shi),氣(qi)(qi)(qi)(qi)體純(chun)度(du)需(xu)達(da)到 99.95 %。鋼板(ban)越厚,采用(yong)的氣(qi)(qi)(qi)(qi)體氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)越低。采用(yong)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)熔化切(qie)割(ge)(ge)時(shi),氣(qi)(qi)(qi)(qi)體純(chun)度(du)需(xu)要達(da)到 99.995 %(理想情(qing)況(kuang)是 99.999 %),熔化切(qie)割(ge)(ge)厚鋼板(ban)時(shi)需(xu)要更高的氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)。


技術參數表:

在(zai)激光切割早期,使(shi)用者必須通過試運轉自行決定(ding)加(jia)工(gong)參(can)數(shu)(shu)的設置(zhi)。現在(zai),成熟(shu)的加(jia)工(gong)參(can)數(shu)(shu)被存儲在(zai)切割系統(tong)的控(kong)制裝(zhuang)置(zhi)中。對于每一(yi)種(zhong)材(cai)料類型和(he)厚度(du),都(dou)有對應的數(shu)(shu)據(ju)。技(ji)術參(can)數(shu)(shu)表(biao)使(shi)得即使(shi)不(bu)熟(shu)悉(xi)這種(zhong)技(ji)術的人也(ye)能(neng)順利操作激光切割設備。


激(ji)光切割質量評(ping)價(jia)因素:

有許多(duo)判定(ding)激(ji)光切(qie)(qie)割邊緣質量(liang)的標準。像毛刺形式(shi)、凹(ao)陷、紋路等標準可(ke)以用肉眼(yan)判定(ding);垂直度、粗糙(cao)度和(he)切(qie)(qie)口(kou)寬度等則需要采(cai)用專用儀器來測量(liang)。材料沉積(ji),腐蝕,熱影響(xiang)區(qu)域和(he)變(bian)形也是衡量(liang)激(ji)光切(qie)(qie)割質量(liang)的重(zhong)要因素。


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