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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,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)。一般來講,建以議12mm以內(nèi)的碳鋼板、10mm以內(nèi)的不銹鋼板等金屬材料切割推薦使用激光切割機(jī)。我國(guó)自1985年以來,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,在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)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 。
在激光的氣化切割過程中,材料表面溫度升至沸點(diǎn)溫度的速度是如此之快,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。此情況下需要非常高的激光功率。為了防止材料蒸氣冷凝到割縫壁上,材料的厚度一定不要大大超過激光光束的直徑。此外,光還具有波的性質(zhì),因此,不可避免地會(huì)出現(xiàn)衍射現(xiàn)象,衍射會(huì)使光束在傳播過程中發(fā)生橫向擴(kuò)展,該現(xiàn)象存在于所有的光學(xué)系統(tǒng)中,能夠決定這些系統(tǒng)在性能方面的理論極限值。該加工因而只適合于應(yīng)用在必須避免有熔化材料排除的情況下。該加工實(shí)際上只用于鐵基合金很小的使用領(lǐng)域。
激光切割的優(yōu)點(diǎn)之一是光束的能量密度高,一般10W/cm2。由于能量密度與面積成反比,所以焦點(diǎn)光斑直徑盡可能的小,以便產(chǎn)生一窄的切縫;同時(shí)焦點(diǎn)光斑直徑還和透鏡的焦深成正比。聚焦透鏡焦深越小,焦點(diǎn)光斑直徑就越小。但切割有飛濺,透鏡離工件太近容易將透鏡損壞,因此一般大功率CO2激光切割機(jī)工業(yè)應(yīng)用中廣泛采用5〃~7.5〃〞(127~190mm)的焦距。實(shí)際焦點(diǎn)光斑直徑在0.1~0.4mm之間。2、國(guó)內(nèi)采用雙重光磁限位感應(yīng)器,保證在一個(gè)感應(yīng)器故障的情況下,另外一個(gè)感應(yīng)器接替工作,從而避免了發(fā)生激光頭撞車引起的嚴(yán)重機(jī)械損壞。對(duì)于高質(zhì)量的切割,有效焦深還和透鏡直徑及被切材料有關(guān)。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。因此控制焦點(diǎn)相對(duì)于被切材料表面的位置十分重要。
脈沖穿孔還須要有較可靠的氣路控制系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)氣體種類、氣體壓力的切換及穿孔時(shí)間的控制。在采用脈沖穿孔的情況下,為了獲得高質(zhì)量的切口,從工件靜止時(shí)的脈沖穿孔到工件等速連續(xù)切割的過渡技術(shù)應(yīng)以重視。激光頭左右擺動(dòng),每次雕刻出一條由一系列點(diǎn)組成的一條線,然后激光頭同時(shí)上下移動(dòng)雕刻出多條線,最后構(gòu)成整版的圖象或文字。從理論上講通??筛淖兗铀俣蔚那懈顥l件:如焦距、噴嘴位置、氣體壓力等,但實(shí)際上由于時(shí)間太短改變以上條件的可能性不大。
在工業(yè)生產(chǎn)中主要采用改變激光平均功率的辦法比較現(xiàn)實(shí),具體方法有以下三種:
(1)改變脈沖寬度;
(2)改變脈沖頻率;
(3)同時(shí)改變脈沖寬度和頻率。