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激光切割的主要特性與應用范圍
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激光切割是運用經聚焦的高功率密度激光束直射工件,使被照射的材料快速熔融、氣化或達到燃點,同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔化物質,從而實現將工件劃開,是切割工件的熱切割方法之一。

其分成激光氣化切割、激光熔融切割、激光O2切割和激光劃片與控制破裂四類。

關鍵特點

割縫窄工件形變小

激光束聚焦成很小的光斑,使焦點處達到很高的功率。這時光束輸入熱量遠遠超過被材料反射、傳輸或蔓延的部分,材料很快加熱至氣化水平,揮發產生孔眼。隨著光束與材料相對線形挪動,使孔眼持續產生總寬很窄的割縫。裁邊遇熱影響很小,幾乎沒有工件形變。

切割環節中還添加與被切材料相適合的輔助汽體。鋼切割時利用氧作為輔助汽體與熔融金屬產生放熱化學反應氧化材料,同時協助吹走割縫里的爐渣。切割聚丙稀一類塑膠應用空氣壓縮,棉、紙等易燃材料切割應用惰性汽體。進到噴頭的輔助汽體還能制冷聚焦透鏡,避免粉塵進到鏡片座內污染鏡片并導致鏡片過熱。

大部分有機與無機材料都可以用激光切割。在工業制造系統占據分量很重的金屬加工業,很多金屬材料,不管它是怎么樣的強度,都可以進行無形變切割。自然,對高反射率材料,如金、銀、銅和鋁合金,他們也是好的傳熱導體,因而激光切割很困難,甚至不能切割。激光切割無毛邊、皺褶、高精度,優于等離子切割。對許多機電制造行業來說,因為微機系統控制的現代激光切割系統能便捷切割不同形狀與的尺寸工件,它往往比沖切、模壓工藝更被優先采用;盡管它加工速率還慢于模沖,但它沒有模具耗費,無須維修模具,還節省更換模具時間,進而節約了加工花費,減少了產品成本,因此從總體上考慮是更劃算的。

無接觸加工

激光束聚焦后形成具備很強能量的很小作用點,把它用于切割有很多特性。激光光能轉化成驚人的熱能維持在極小的區域內,可提供⑴狹的直邊割縫;⑵相鄰裁邊的熱影響區;⑶極小的部分形變。其次,激光束對工件不施加任何力,它是無觸碰切割工具,這意味著⑴工件無機械形變;⑵無刀具磨損,也談不上刀具的轉換難題;⑶切割材料不必考慮它強度,也即激光切割能力不受被切材料的硬度影響,任何硬度的材料都能夠切割。再次,激光束可控性強,且有強的適應性和軟性,因此⑴與自動化機械相結合更方便,容易完成切割過程自動化;⑵因為不會有對切割工件限制,激光束具備無限的仿型切割能力;⑶與計算機結合,可整張板下料,節約材料。

適應性和靈活性

與其他常規加工工藝相比,激光切割具備更多的適應性。與其它熱切割方式相比,同樣作為熱切割過程,其他方法不能象激光束那般應用于一個極小的地區,結果導致創口寬、熱影響區大和明顯的工件形變。激光能切割非金屬,而其他熱切割方式則不能。

一般來說,激光切割品質可以由下列6個規范去衡量。

⒈切割外表粗糙度Rz

⒉創口掛渣規格

⒊裁邊垂直度和斜度u

⒋切割邊沿圓弧規格r

⒌花紋后拖量n

⒍平整度F

應用領域

大部分激光切割機均由數控程序加以控制操作或制成切割機器人。激光切割作為一種精密的加工工藝,幾乎可以切割所有的材料,包含薄金屬片的二維切割或三維切割。

在汽車制造行業,小汽車頂窗等空間曲線的切割技術都已得到廣泛應用。德國大眾汽車公司用功率為500W的激光器切割形狀繁雜的車身薄板及各種曲面件。在航空航天領域,激光切割技術主要用于特殊航空材料的切割,如鈦金屬、鋁合金、鎳合金、鉻合金、不銹鋼、氧化鈹、復合材料、塑膠、瓷器及石英等。用激光切割加工的航天航空零部件有發動機火焰筒、鈦金屬薄壁機匣、飛機框架、鈦金屬蒙皮、機翼長桁、尾翼墻板、直升機主旋翼、航天飛機瓷器隔熱瓦等。

激光切割成型技術在非金屬材料行業也有著比較廣泛應用。不但可以切割硬度大、脆性大的材料,如氮化硅、瓷器、石英等;還能切割加工軟性材料,如面料、紙張、塑膠板、橡膠等,如用激光開展服裝剪裁,可節省面料10%~12%,提升作用3倍以上。


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