激光切割是一種應(yīng)用最廣泛的激光加工技術(shù)。其工業(yè)應(yīng)用始于20世紀(jì)70年代初,最初用在硬木板上切非穿透槽,嵌刀片,制造沖剪紙箱板的模具。隨著激光器件和加工技術(shù)的進(jìn)步,其應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大到低碳鋼、不銹鋼等金屬和木材、增強(qiáng)塑料、陶瓷、石英、石材等非金屬板材的切割,應(yīng)用規(guī)模也不斷擴(kuò)大。
測試區(qū)陶瓷塊
1. 激光切割機(jī)理
測試區(qū)陶瓷塊
激光切割是利用聚焦的高功率密度激光束輻照工件,在一定的激光功率密度下,激光束的能量大部分被材料吸收,由此引起工件局部溫度的急劇上升,達(dá)到熔點(diǎn)后材料開始汽化,并形成孔洞,隨著激光束與工件的相對運(yùn)動,最終使得材料形成切口,切口處的熔渣被一定的輔助氣流吹走。根據(jù)被切材料和切割參數(shù)的不同,激光切割主要有以下三種方式:汽化切割、熔化切割、反應(yīng)熔化切割。
(1)汽化切割
在汽化切割過程中,切口部分材料以蒸汽或殘?jiān)男问脚懦觯@是切割不熔化材料,如木材、碳和某些塑料的基本形式。
在汽化切割過程中,切口部分材料以蒸汽或殘?jiān)男问脚懦觯@是切割不熔化材料,如木材、碳和某些塑料的基本形式。
(2)熔化切割
這是金屬板材切割的基本形式。當(dāng)被切材料受到較低功率密度的激光作用時(shí),主要是發(fā)生熔化而不是汽化。
這是金屬板材切割的基本形式。當(dāng)被切材料受到較低功率密度的激光作用時(shí),主要是發(fā)生熔化而不是汽化。
(3)反應(yīng)熔化切割
如果不采用惰性氣體,而采用氧氣或其他反應(yīng)氣體吹氣,和被切材料產(chǎn)生放熱反應(yīng),則在除激光輻照之外,還提供了另一個切割所需的能量。
如果不采用惰性氣體,而采用氧氣或其他反應(yīng)氣體吹氣,和被切材料產(chǎn)生放熱反應(yīng),則在除激光輻照之外,還提供了另一個切割所需的能量。
隨著激光束的定向移動,具有高功率密度的激光束能夠很快地將局部加熱,從而迅速地切斷陶瓷材料,并可以切割出任意曲線輪廓的復(fù)雜零件。
2 . 激光切割工藝參數(shù)
(1)功率:工業(yè)用切割激光器輸出功率從幾百瓦到上千瓦不等。2 . 激光切割工藝參數(shù)
光束特性主要包括功率、模式、偏振性和穩(wěn)定性;裝置和加工參數(shù)主要包括傳輸光路的設(shè)計(jì)、進(jìn)給速度、輔助氣體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、輔助氣體的種類和壓力及與材料相關(guān)的特性,包括熱物理性能參數(shù)、厚度、密度等和基本光學(xué)性質(zhì)。其中激光功率、模式、偏振性、焦點(diǎn)位置、切割速度、輔助氣體和材料本身的性質(zhì)是主要的影響因素,下面就這些參數(shù)進(jìn)行分析。
(2)模式:激光束剖面能量分布稱為模式,用TEM mn。表示。研究指出,激光的模式?jīng)Q定了光束能量在三維空間的分布。光束剖面的形狀決定了最終的加工性能,大多數(shù)激光的模式是基模或近基模,呈高斯分布或近高斯分布,具有聚焦區(qū)域小、功率密度高等特點(diǎn)。
(3)偏振性:與任何形式的電磁波傳輸一樣,激光束具有電和磁的分矢量,它們相互垂直并與光束前進(jìn)方向成直角。
(3)偏振性:與任何形式的電磁波傳輸一樣,激光束具有電和磁的分矢量,它們相互垂直并與光束前進(jìn)方向成直角。
(4)焦點(diǎn)位置:焦距影響焦斑直徑和焦深。短焦距加工時(shí),焦斑直徑小,功率密度高,切割速度高,表面粗糙度低,切口窄,但是焦深較短,使得切口不直,上下切口的表面粗糙度相差較大,因此,僅適合薄材料切割。
(5)切割速度:激光切割的生產(chǎn)率和切割速度密切相關(guān)。切割速度決定了激光切割所需的時(shí)間以及材料可以吸收的能量。
(6)輔助氣體:氣流輔助激光切割陶瓷,激光束與氣流共軸,氣流的作用有三個:清除切口處產(chǎn)生的煙霧和燃燒時(shí)的碎屑,防止污染光學(xué)系統(tǒng);吹走切口碎屑和燃燒廢氣,使得激光能量直接作用于工件上,加強(qiáng)了激光切割作用;如用氧氣代替空氣,通過化學(xué)反應(yīng)可在工件切口起到助燃作用。
地址:http://sreenarayanakendra.org/jishu/1158.html
本文“激光切削”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時(shí)間:2017-03-20 14:00:40
科眾陶瓷是專業(yè)的工業(yè)陶瓷加工生產(chǎn)廠家,可來圖來樣按需定制,陶瓷加工保證質(zhì)量、交期準(zhǔn)時(shí)!