激光切割加工的原理是什么?

激光切割是利用高功率密度的激光束掃描過材料表面,在極短時間內(nèi)將材料加熱到幾千至上萬攝氏度,使材料熔化或氣化,再用高壓氣體將熔化或氣化物質(zhì)從切縫中吹走,達(dá)到切割材料的目的.激光切割,由于是用不可見的光束代替了傳統(tǒng)的機(jī)械刀,激光刀頭的機(jī)械部分與工作無接觸,在工作中不會對工作表面造成劃傷;激光切割速度快,切口光滑平整,一般無需后續(xù)加工;切割熱影響區(qū)小,板材變形小,切縫窄(0.1mm~0.3mm);切口沒有機(jī)械應(yīng)力,無剪切毛刺;加工精度高,重復(fù)性好,不損傷材料表面;數(shù)控編程,可加工任意的平面圖,可以對幅面很大的整板切割,無需開模具,經(jīng)濟(jì)省時.

激光切割主要是CO2激光切割,CO2激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化,同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料,并使激光束與材料沿軌跡作相對運動,從而形成形狀的切縫.CO2激光切割技術(shù)比其他方法的明顯優(yōu)點是:(1)切割質(zhì)量好.切口寬度窄(一般為0.1--0.5mm)、精度高(一般孔中心距誤差0.1-0.4mm,輪廓尺寸誤差0.1-0.5mm)、切口表面粗糙度好(一般Ra為12.5-25μm),切縫一般不需要再加工即可焊接.(2)切割速度快.例如采用2KW激光功率,8mm厚的碳鋼切割速度為1.6m/min;2mm厚的不銹鋼切割速度為3.5m/min,熱影響區(qū)小,變形小.(3)清潔、安全、無污染.大大改善了操作人員的工作環(huán)境.當(dāng)然就精度和切口表面粗糙度而言,CO2激光切割不可能超過電加工;就切割厚度而言難以達(dá)到火焰和等離子切割的水平.

影響激光切割加工精度的幾個重要因素：

　　激光束通過聚焦后的光斑的大?。杭す馐奂蟮墓獍咴叫。す馇懈罴庸ぞ仍礁?，特別是切縫較小，較小的光斑可達(dá)0.01mm。工作臺的走位精度決定著激光切割加工的重復(fù)精度，工作臺精度越高，切割的精度越高。工件厚度越大，精度越低，切縫越大。由于激光光束為錐形，切縫也是錐形，厚度0.3MM的材料比2MM的切縫小的多。工件材質(zhì)對激光切割精度有一定影響。同樣情況下，不同材質(zhì)的切割精度也稍有不同,即使是同一材質(zhì),如果材料的成分不同,切割的精度也會有差異。

激光切割加工過程中熔化層的狀態(tài)和終成型，直接影響著加工質(zhì)量評價指標(biāo)。

　　激光切割表面粗糙度主要取決于下列三個方面：

　?、偾懈钕到y(tǒng)的固有參數(shù)，如光斑模式、焦距等；

　?、谇懈钸^程中可調(diào)節(jié)的工藝參數(shù)，如功率大小、切割速度、輔助氣體類型和壓力等；

　?、奂庸げ牧系奈镄詤?shù)，如對激光的吸收率、熔點、熔融金屬氧化物黏度系數(shù)、金屬氧化物表面張力等。

　　此外，加工件的厚度也對激光切割表面質(zhì)量有很大的影響。相對而言，金屬工件的厚度越小，切割表面粗糙度等級越高。