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與傳統(tǒng)的等離子等切割工藝相比,激光切割速度快、切縫窄、熱影響區(qū)小、切縫邊緣垂直度好、切邊光滑,同時(shí)可激光切割的材料種類多,包括碳鋼、不銹鋼、合金鋼、木材、塑料、橡膠、布、石英、陶瓷、玻璃、復(fù)合材料等。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日新月異,激光切割技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、電力、五金以及電器等領(lǐng)域。近年來(lái),激光切割技術(shù)正以的速度發(fā)展,每年都以15%~20%的速度增長(zhǎng)。我國(guó)自1985年以來(lái),更是以每年近25%的速度增長(zhǎng)。當(dāng)前,我國(guó)激光切割技術(shù)的整體水平與先進(jìn)國(guó)家相比還存在著不小的差距,因此,在激光切割技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景和巨大的應(yīng)用空間 。激光切割機(jī)在切割過(guò)程中,光束經(jīng)切割部件的透鏡聚焦成一個(gè)很小的焦點(diǎn),使焦點(diǎn)處達(dá)到高的功率密度,其中切割部件固定在z軸上。
當(dāng)前,激光切割機(jī)的外光路部分主要采用的是飛行光路系統(tǒng)。從激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)反射鏡1、2、3到達(dá)切割部件上的聚焦透鏡,聚焦后在待加工材料表面形成光斑。其中反射鏡片1固定在機(jī)身上不動(dòng);橫梁上反射鏡2隨著橫梁的運(yùn)動(dòng)作x向運(yùn)動(dòng);3、對(duì)隔塵網(wǎng)的清理方法而隔塵網(wǎng)了對(duì)于光纖激光切割機(jī)設(shè)備加工來(lái)講,就是一個(gè)防止塵埃的設(shè)備。z軸上的反射鏡片3隨z軸的運(yùn)動(dòng)作y向的運(yùn)動(dòng)。從圖中不難看出,在切割過(guò)程中,隨著橫梁作x向運(yùn)動(dòng),z軸部分作y向運(yùn)動(dòng),光路的長(zhǎng)度時(shí)刻發(fā)生著變化。
為進(jìn)一步提高激光切割速度,可根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理,在提高噴嘴壓力的前提下不產(chǎn)生正激波,設(shè)計(jì)制造一種縮放型噴嘴,即拉伐爾(Laval)噴嘴。為方便制造可采用如圖4的結(jié)構(gòu)。德國(guó)漢諾威大學(xué)激光中心使用500WCO2激光器,透鏡焦距2.5〃,采用小孔噴嘴和拉伐爾噴嘴分別作了試驗(yàn),見圖4。試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示:分別表示NO2、NO4、NO5噴嘴在不同的氧氣壓力下,切口表面粗糙度Rz與切割速度Vc的函數(shù)關(guān)系。從圖中可以看出NO2小孔噴嘴在Pn為400Kpa(或4bar)時(shí)切割速度只能達(dá)到2.75m/min(碳鋼板厚為2mm)。NO4、NO5二種拉伐爾噴嘴在Pn為500Kpa到600Kpa時(shí)切割速度可達(dá)到3.5m/min和5.5m/min。應(yīng)指出的是切割壓力Pc還是工件與噴嘴距離的函數(shù)。由于斜激波在氣流的邊界多次反射,使切割壓力呈周期性的變化。例如用5〃的透鏡切碳鋼,焦深為焦距的 2%范圍內(nèi),即5mm左右。