激光切割机的基本方法与原理

激光切割机的基本方法及原理
1汽化切割
汽化切割,指被加工材料的去除主要是通过使材料汽化的方式进行的。在汽化切割过程中,工件表而在聚焦激光束的作用下,,温度迅速上升到汽化温度,材料大量汽化,形成的高压蒸气以超音速向外喷射。同时在激光作用区内形成"孔洞”,激光束在孔洞内多次反射又使材料对激光的吸收丰迅速提高。
在高压蒸气高速喷射的过程中,切缝内的熔融物被同时从切缝处吹走,直至将工件切断。内于汽化切割主要靠使材料汽化的方式进行,因此所需的功率密度很高,一般应达到每平方厘米就有10的八次方瓦以上。汽化切割是激光切割一些低燃点材料(如木材、碳和某些塑料)以及难熔性材料(如陶瓷等)时常采月的方法。用脉冲激光器切割材料时也多采用汽化切割的方法。
2.熔化切割
激光切割机切割过程中,如果增加一个与激光束同轴的辅助吹气系统,使切割过程中熔融物的去除不是单靠材料汽化本身,而主要是依靠高速辅助气流的吹动作用,将熔融物连续不断地从切缝中吹走,这样的切割过程称为熔化切割。
在熔化切割过程中,工件温度不再需要被加热到汽化温度以上,因此所需的激光功率密度可大大降低。由材料熔化与汽化的潜热比可知,熔化切割所需激光功率仅为汽化切割 方法的1 / 10
3.反应熔化切割
在熔化切割中.如果辅助气流不仅仅是把切缝内的熔融物吹走,而且还能够与工件发生改热反应,使切割过程增加另热源,这样的切割称为反应熔化切割。通常能与工件发生反应的气体是氧气或含有氧气的混合气休。
当工件表面温度达到燃点温度时,就会发生强烈的燃烧放热反应,可大大提高激光切割切割的能力。对于低碳钢和不锈钢,燃烧放热反应提供的能量是60%。对于钛等活性金属,燃烧提供的能量大约是90%

因此,反应熔化切割与激光汽化切割、一 般熔化切割相比,所需的激光功率密度更低, 仅为汽化切割的1 / 20,熔化切割的1/2。然而,在反应熔化切割中,内于燃烧反应会使材料表面发生一些化学变化,从而对工件的性能会有影响。
例如对于钛.在切缝边缘会形成非常硬的氧化层,该氧化层极易破裂,影响很严重,对于低碳钢,除了在切口表面形成一层很薄的改性氧化层外.其它影响很小。而且,这种氧化物熔渣的。流动性较好。不像金属熔渣那样紧附在基体金属之上。对于不诱钢,生成的氧化物主要出由高熔点材料组成。
4.热应力切割
危性材料在激光束的加热下.其表面易产生较大的应力.从而能够整齐、迅油地通过激光加热的应力点引起断裂.这样的切割过程称为激光热应力切割。热应力切割的机理为:激光東加热脆性材料的某一区域.使其产生明显的温度梯度。
工件表面温度较高要发生膨胀.而工件内层温度较低要阻碍膨胀,结果在工件表面产生拉应力.内层产生径向的挤压应力。当这两种应力超过工件本身的断裂极限强度时。便会在工件上出现裂纹。出于这种裂纹的发展。
使得工件沿裂纹断开。热应力切割的速度一股为m/s量级。 这种切割方法适用于切割玻璃、陶瓷等材料.实验表面热应力切割玻璃的效果非常好.切割速度、切边质量和精度郁很高。热应力切割所需的激光功率很小。功率太高会引起工件表面熔化。并破坏切边质量。
5.激光划片
这种方法主要用于:半导体材料;利用功率密度很高的激光東在半导体构料工件表面划出一个个浅的沟槽,由于这种沟槽削弱了半导体材料的结合力.可通达机械的方法或振动的方法使其断裂。激光划片的质星用表面碎片和热影响区的大小来衡量。
6冷切割
这是一种新型加工方法,是随着最近几年紫外波段的高功率准分子激光器的出现而提出 来的。它的基本原理 :紫外光子的能量同许多 有机材料的结合能相近,用这样的高能光子去撞击有机材料的结合键并使其破裂。从而达到切割的目的。这种新技术具有广阔的应用前景,持别是在电子行业中的应用会很广。
话题: 激光切割机
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