激光切割是将激光器发出的水平激光束通过45°全反射镜转化为垂直向下的激光束。经透镜聚焦后,在焦点处聚集了一个很小的光斑。当光斑照射在材料上时,材料迅速加热到汽化温度,汽化形成孔洞。二氧化碳气体、氧气、氮气等)将熔化的废渣吹走,使孔口连续形成一条窄缝(如0、1mm左右),完成材料的切割。
(1)激光切割原理
激光切割是用聚焦的高功率密度激光束照射工件,使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到点火点。高速气流将熔融材料吹走,从而实现对工件的切割。
(2)激光切割的分类
1)汽化切割
利用高能量密度的激光束对工件进行加热。短时间内蒸发,形成蒸气。在材料中形成切口。材料的汽化热一般较大,因此激光汽化切割需要较高的功率和功率密度。
激光汽化切割多用于极薄的金属材料和非金属材料(如纸、布、木材、塑料和橡胶等)的切割。
2)熔断
激光熔断时,通过激光加热使金属材料熔化,从喷嘴喷出非氧化性气体(Ar、He、N等),液态金属被气体的强大压力排出,形成一个切口。所需能量仅为汽化切割的1/10、
激光熔化切割主要用于切割一些不易氧化或活性金属的材料,如不锈钢、钛、铝及其合金。
3) 氧气切割
它以激光为预热热源,以氧气等活性气体为切割气体。一方面,吹出的气体与切削金属发生氧化反应,释放出大量的氧化热;另一方面,熔融氧化物和熔体被吹出反应区,切割速度远高于激光汽化切割和熔融切割。
激光氧切割主要用于碳钢、钛钢、热处理钢等易氧化金属材料。
4) 划线和控制断裂
激光划线是用高能量密度的激光扫描脆性材料表面,使材料加热蒸发成小凹槽,然后施加一定的压力,脆性材料会沿着小凹槽开裂。用于激光划片的激光器一般为调Q激光器和CO2激光器。
可控断裂是利用激光开槽产生的陡峭温度分布,在脆性材料中产生局部热应力,使材料沿小槽断裂。
激光切割的应用范围
大多数激光切割机是由数控程序控制或制成切割机器人。作为一种精密加工方法,激光切割几乎可以切割所有材料,包括薄金属片材的二维或三维切割。
在汽车制造领域,车顶窗等空间曲线切割技术得到广泛应用。德国大众公司使用功率为100的激光切割复杂的车身板材和各种弯曲零件。在航空航天领域,激光切割加工的航空航天零部件包括发动机火焰管、钛合金薄壁机壳、飞机框架、钛合金蒙皮、机翼桁架、尾板、直升机主旋翼、航天飞机陶瓷绝缘瓦等。 BR>激光切割成型技术也广泛应用于非金属材料领域。如氮化硅、陶瓷、石英等;柔性材料,如布、纸、塑料片、橡胶等。
光束激光