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金属激光切割

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当聚焦的激光束照到工件上时,照射区域会变得很热以至于材料熔化或气化。一旦激光束穿透工件切割工作就开始了:激光束沿着轮廓线移动,同时将材料熔化,通常会用一股喷射气流将熔融物从切口吹走,在切割部分和板架之间留下一条窄缝。窄缝几乎和聚焦的激光束本身相同尺寸。因此,可以通过控制激光束来实现切缝的控制。


激光切割示意图如下:

激光束聚焦成很小的光点(其直径可小于0.1mm),使焦点处达到很高的功率密度(可超过10^6W/c㎡ ),这是光束输入(由光能转换)的热量大大超过被材料反射、传导或者扩散部分,材料很快加热至汽化温度,蒸发形成孔洞,随着光束与材料相对线性移动,使孔洞连续形成宽度很窄(如0.1mm左右)的切缝,切边受热影响很小,基本没有工件变形。


当然,以上是理想状态,实际上的生产加工过程中。由于材料的具体材质和工艺控制方法的不同和加工速度、切口精度要求等因素,都对设备的总体结构如运动方式和部件选型等提出了不同的要求。



激光切割的特点:可以在材料的厚度、加工速度、加工精度上实现相当大的跨越。

※ 非接触加工:没有常见的机械应力,也不像其他工具那样会磨损和有后续耗材成本压力;

※ 精细加工:利用激光可以实现光滑平整无毛刺的成品轮廓和形状;

※ 局部加热:热影响区域小。

※ 灵活:多种形状和轮廓可以用一种工具加工出来,不同加工可以在一台机器上实现,比如博板金属零件被切割的同时还可以被打标

※ 经济性:激光切割设备的初始投资可以被以下特点弥补:加工速度快、质量高、减少后处理以及高质量现代化的生产加工手段的引入(形象和标准作业过程)


从光源上来讲,目前市面上的常规金属切割的激光源主要有光纤型、YAG型和CO2型。部分精细切割加工还有紫外绿光型。视乎具体材料特性、加工条件、工艺要求等;另外,异型尺寸形状的金属工件还有不同的设备结构以应对不同的工艺现场状况。