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激光切割是將從激光器發(fā)射出的激光,經(jīng)光路系統(tǒng),聚焦成高功率密度的激光束。在金屬激光切割機(jī)運(yùn)行調(diào)試的時(shí)候,要保證激光輸出功率達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),一般激光的輸出功率越高,在同等厚度的板材上面,切割的品質(zhì)越好。激光束照射到工件表面,使工件達(dá)到熔點(diǎn)或沸點(diǎn),同時(shí)與光束同軸的高壓氣體將熔化或氣化金屬吹走。隨著光束與工件相對(duì)位置的移動(dòng),終使材料形成切縫,從而達(dá)到切割的目的。激光切割加工是用不可見的光束代替了傳統(tǒng)的機(jī)械刀,具有精度高,切割快速,不局限于切割圖案限制,自動(dòng)排版節(jié)省材料,切口平滑,加工成本低等特點(diǎn),將逐漸改進(jìn)或取代于傳統(tǒng)的金屬切割工藝設(shè)備。
激光是一種光,與其他自然光一樣,是由原子(分子或離子等)躍遷產(chǎn)生的。5)光纖激光切割機(jī)各導(dǎo)軌應(yīng)經(jīng)常清理,排除粉塵等雜物,保證設(shè)備正常齒條要經(jīng)常擦拭,加潤(rùn)滑油,保證潤(rùn)滑而無(wú)雜物。 但它與普通光不同是激光僅在初極短的時(shí)間內(nèi)依賴于自發(fā)輻射,此后的過(guò)程完全由激輻射決定,因此激光具有非常純正的顏色,幾乎無(wú)發(fā)散的方向性、極高的發(fā)光強(qiáng)度和高相干性。激光切割是應(yīng)用激光聚焦后產(chǎn)生的高功率密度能量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在計(jì)算機(jī)的控制下,通過(guò)脈沖使激光器放電,從而輸出受控的重復(fù)高頻率的脈沖激光,形成一定頻率,一定脈寬的光束,該脈沖激光束經(jīng)過(guò)光路傳導(dǎo)及反射并通過(guò)聚焦透鏡組聚焦在加工物體的表面上,形成一個(gè)個(gè)細(xì)微的、高能量密度光斑,焦斑位于待加工面附近,以瞬間高溫熔化或氣化被加工材料。
為進(jìn)一步提高激光切割速度,可根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理,在提高噴嘴壓力的前提下不產(chǎn)生正激波,設(shè)計(jì)制造一種縮放型噴嘴,即拉伐爾(Laval)噴嘴。為方便制造可采用如圖4的結(jié)構(gòu)。激光切割機(jī)在接到計(jì)算機(jī)的指令后會(huì)根據(jù)軟件產(chǎn)生的飛行路線進(jìn)行自動(dòng)切割。德國(guó)漢諾威大學(xué)激光中心使用500WCO2激光器,透鏡焦距2.5〃,采用小孔噴嘴和拉伐爾噴嘴分別作了試驗(yàn),見圖4。試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示:分別表示NO2、NO4、NO5噴嘴在不同的氧氣壓力下,切口表面粗糙度Rz與切割速度Vc的函數(shù)關(guān)系。從圖中可以看出NO2小孔噴嘴在Pn為400Kpa(或4bar)時(shí)切割速度只能達(dá)到2.75m/min(碳鋼板厚為2mm)。NO4、NO5二種拉伐爾噴嘴在Pn為500Kpa到600Kpa時(shí)切割速度可達(dá)到3.5m/min和5.5m/min。應(yīng)指出的是切割壓力Pc還是工件與噴嘴距離的函數(shù)。由于斜激波在氣流的邊界多次反射,使切割壓力呈周期性的變化。